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Re:贴个“多重背包”O(N*V)算法(使用单调队列)In Reply To:贴个“多重背包”O(N*V)算法(使用单调队列) Posted by:flyinghearts at 2010-09-04 22:41:23 >
> http://www.cppblog.com/flyinghearts/archive/2010/09/01/125555.html
> 文章比较长,这里只做个简短的说明。
>
> “多重背包”的DP状态方程:
> F[i][j] = max { F[i - 1] [j – k * v[i] ] + k * w[i] } (0 <= k <= m[i])
>
> 算法:
> 先对要求最值的几项进行调整(要减去某个变值,才能保证几次求最值的几项出现重复),再放入一个队列,最后实现在O(1)时间内求这个队列的最大值(用一个辅助队列——单调队列,记录该队列的最大值)。
>
>
>
> “多重背包”通用模板函数:
>
> const int MAX_V = 100004;
> //v、n、w:当前所处理的这类物品的体积、个数、价值
> //V:背包体积, MAX_V:背包的体积上限值
> //f[i]:体积为i的背包装前几种物品,能达到的价值上限。
> inline void pack(int f[], int V, int v, int n, int w)
> {
> if (n == 0 || v == 0) return;
> if (n == 1) { //01背包
> for (int i = V; i >= v; --i)
> if (f[i] < f[i - v] + w) f[i] = f[i - v] + w;
> return;
> }
> if (n * v >= V - v + 1) { //完全背包(n >= V / v)
> for (int i = v; i <= V; ++i)
> if (f[i] < f[i - v] + w) f[i] = f[i - v] + w;
> return;
> }
>
> int va[MAX_V], vb[MAX_V]; //va/vb: 主/辅助队列
> for (int j = 0; j < v; ++j) { //多重背包
> int *pb = va, *pe = va - 1; //pb/pe分别指向队列首/末元素
> int *qb = vb, *qe = vb - 1; //qb/qe分别指向辅助队列首/末元素
> for (int k = j, i = 0; k <= V; k += v, ++i) {
> if (pe == pb + n) { //若队列大小达到指定值,第一个元素X出队。
> if (*pb == *qb) ++qb; //若辅助队列第一个元素等于X,该元素也出队。
> ++pb;
> }
> int tt = f[k] - i * w;
> *++pe = tt; //元素X进队
> //删除辅助队列所有小于X的元素,qb到qe单调递减,也可以用二分法
> while (qe >= qb && *qe < tt) --qe;
> *++qe = tt; //元素X也存放入辅助队列
> f[k] = *qb + i * w; //辅助队列首元素恒为指定队列所有元素的最大值
> }
> }
> }
>
> 针对v和w相等的情况,可以用f[i]表示容量为i的背包,是否恰好装满前面的某些物品。
> 下面的代码耗时1875ms,可以进行如下优化:排序、数组va和f进行交换、避免对队列长度的判断。
> 大概能优化到1s左右,比直接用“状态 + 计数”的方法要慢。
>
>
> 代码:
>
> #include<cstdio>
>
> //MAX_N 物品种类数最大值 MAX_n每种物品数目的最大值,MAX_V背包体积最大值
> const int MAX_N = 101, MAX_V = 100004;
>
> //w = v特例
> inline void pack(bool f[], int V, int v, int n, int& total)
> {
> //if (n == 0 || v == 0) return;
> if (n == 1) { //01背包
> for (int i = V; i - v >= 0; --i)
> if (! f[i] && f[i - v]) f[i] = true, ++total;
> return;
> }
> if (n * v >= V - v + 1) { //完全背包 n >= V / v
> for (int i = v; i <= V; ++i)
> if (! f[i] && f[i - v]) f[i] = true, ++total;
> return;
> }
>
> bool va[MAX_V];
> for (int j = 0; j < v; ++j) { //多重背包
> bool *pb = va, *pe = va - 1;
> size_t sum = 0;
> for (int k = j; k <= V; k += v) {
> if (pe == pb + n) sum -= *pb++; //队列已满,队首元素出队
> *++pe = f[k]; //进队
> sum += f[k];
> if (! f[k] && sum != 0) f[k] = true, ++total;
> //f[k] = (bool)sum;
> }
> }
> }
>
> int main()
> {
> //freopen("src.txt","r",stdin);
> //freopen("z-e.txt","w",stdout);
> int v[MAX_N], n[MAX_N];
> int V, N;
> bool f[MAX_V];
> while (scanf("%d %d",&N,&V) != EOF) {
> if (N + V == 0) break;
> for (int i = 0; i < N; ++i) scanf("%d", &v[i]);
> for (int i = 0; i < N; ++i) scanf("%d", &n[i]);
> int total = 0;
> f[0] = true;
> for (int i = 1; i <= V; ++i) f[i] = false;
> for (int i = 0; i < N; ++i) pack(f,V,v[i],n[i], total);
> printf("%d\n",total);
> }
> }
ORZ!!
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