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背包型动态规划
- 一、背包 dp
- 1. 01 背包(限量)
- 2. 完全背包(不限量)
- 3. 口诀
- 二、例题
- 1. 和是质数的子集数
- 2. 黄金的太阳
- 3. 负数子集和
- 4. NASA的⻝物计划
一、背包 dp
1. 01 背包(限量)
假如有这几个物品(前面的数是价值,后面的数是体积):(5,2)(18,7)(14,6)
则推导的 dp[][]
表格应该如下(行表示宝石个数,列表示背包容量变化):
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
2 | 0 | 0 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 18 | 5 |
3 | 0 | 0 | 5 | 5 | 5 | 5 | 14 | 18 | 19 |
总的来说,可以用下面流程图简单概括:
容量<宝石体积(装不进):dp[i][j]=dp[i-1][j]
容量>=宝石体积(装或不装):dp[i][j]=max{dp[i-1][j],dp[i-1][j-w[i]]+v[i]}
模板:
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int n,m,w[10005],v[10005],dp[10005];
int main(){cin>>n>>m;for(int i=1;i<=n;i++)cin>>w[i]>>v[i];for(int i=1;i<=n;i++)for(int j=m;j>=w[i];j--)dp[j]=max(dp[j],v[i]+dp[j-w[i]]);cout<<dp[m];return 0;
}
2. 完全背包(不限量)
假如有这几个物品(前面的数是价值,后面的数是体积):(2,3)(3,4)(4,5)
则推导的 dp[][]
表格应该如下(行表示宝石个数,列表示背包容量变化):
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 3 | 3 | 3 | 6 | 6 | 6 |
… |
模板:
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int n,m,v[10005],e[10005],dp[10005];
int main(){cin>>n>>m;for(int i=1;i<=n;i++)cin>>v[i]>>e[i];for(int i=1;i<=n;i++)for(int j=v[i];j<=m;j++)dp[j]=max(dp[j],e[i]+dp[j-v[i]]);cout<<dp[m];return 0;
}
3. 口诀
遇到 dp 怎么办?凉拌炒鸡蛋,洛谷上面加颗蛋。翻个面,金灿灿,01 完全背模板。
二、例题
1. 和是质数的子集数
给出 n n n 个正整数,问存在多少个子集,使得子集中所有数的和是质数。
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int MAXN=5e2+8;
const int MAXS=1e5+8;
const int MOD=1e9+7;
int n,s,a[MAXN],dp[MAXS];
bool isPrime(int n){if(n<2)return 0;for(int i=2;i*i<=n;i++)if(n%i==0)return 0;return 1;
}
int main(){cin>>n;for(int i=1;i<=n;i++)cin>>a[i],s+=a[i];dp[0]=1;for(int i=1;i<=n;i++)for(int j=s;j>=a[i];j--)dp[j]=(dp[j]+dp[j-a[i]])%MOD;int ans=0;for(int i=2;i<=s;i++)if(isPrime(i))ans=(ans+dp[i])%MOD;cout<<ans;return 0;
}
2. 黄金的太阳
黄金的太阳独创了一种精灵召唤技能。玩家在冒险中收集精灵,然后就可以在战斗中利用精灵的能量,使用各种召唤技能。
每种召唤技能需要消耗精灵的能量,玩家的精灵能提供的总能量等于 m m m 点。当释放召唤技能时,根据技能的消耗,需要同等数量的能量,消耗掉的能量不会再恢复。只要有足够的能量,每种技能都可以无限次使用。
玩家目前收集的精灵能够提供的能量等于 m m m 点。有 n n n 种不同的召唤技能可以使用,第 i i i 种技能的消耗为 c i c_i ci 点能量,伤害为 d i d_i di。
敌人的体力为 H H H,当总伤害大于等于 H H H 时,敌人就被击败了。问击败敌人时,还剩下的(可以提供能量的)精灵的最多数量。如果无法击败敌人,输出 −1
。
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int MAXN=1e2+8;
const int MAXH=1e5+8;
const int INF=0x3f3f3f3f;
int n,m,h,c[MAXN],d[MAXN],dp[MAXH];
int main(){cin>>n>>m>>h;for(int i=1;i<=n;i++)cin>>c[i]>>d[i];memset(dp,INF,sizeof(dp));dp[0]=0;for(int i=1;i<=n;i++)for(int j=0;j<=h;j++)dp[j]=min(dp[j],dp[max(0,j-d[i])]+c[i]);cout<<max(-1,m-dp[h]);return 0;
}
3. 负数子集和
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int MAXN=5e1+8;
const int MAXS=1e4+8;
const int MOD=998244353;
int n,s;
map<int,int>dp;//和为j的子集总数
int main(){cin>>n>>s;dp[0]=1;for(int i=1,a;i<=n;i++){cin>>a;if(a>=0)for(int j=MAXS;j>=-MAXS;j--)dp[j]=(dp[j-a]+dp[j])%MOD;elsefor(int j=-MAXS;j<=MAXS;j++)dp[j]=(dp[j-a]+dp[j])%MOD;}cout<<dp[s]%MOD;return 0;
}
4. NASA的⻝物计划
NASA(美国航空航天局)因为航天飞机的隔热瓦等其他安全技术问题一直大伤脑筋,因此在各方压力下终止了航天飞机的历史,但是此类事情会不会在以后发生,谁也无法保证,在遇到这类航天问题时,解决方法也许只能让航天员出仓维修,但是多次的维修会消耗航天员大量的能量,因此NASA便想设计一种食品方案,让体积和承重有限的条件下多装载一些高卡路里的食物.
航天飞机的体积有限,当然如果载过重的物品,燃料会浪费很多钱,每件食品都有各自的体积、质量以及所含卡路里,在告诉你体积和质量的最大值的情况下,请输出能达到的食品方案所含卡路里的最大值,当然每个食品只能使用一次.
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int MAXN=5e2+8;
const int MAXV=4e2+8;
const int MAXW=4e2+8;
int n,vol,wt,v[MAXN],w[MAXN],c[MAXN],dp[MAXV][MAXW];
int main(){cin>>vol>>wt>>n;for(int i=1;i<=n;i++)cin>>v[i]>>w[i]>>c[i];for(int i=1;i<=n;i++)for(int j=vol;j>=v[i];j--)//体积for(int k=wt;k>=w[i];k--)//重量dp[j][k]=max(dp[j][k],dp[j-v[i]][k-w[i]]+c[i]);cout<<dp[vol][wt];return 0;
}