代码随想录算法训练营day44 | 01背包问题 二维、01背包问题 一维、416. 分割等和子集

01背包问题 二维

1. 确定dp数组以及下标的含义

dp[i][j] 表示从下标为[0-i]的物品里任意取,放进容量为j的背包,价值总和最大是多少。

2. 确定递推公式

 dp[i][j] = max(dp[i - 1][j], dp[i - 1][j - weight[i]] + value[i])

3. dp数组如何初始化

首先从dp[i][j]的定义出发,如果背包容量j为0的话,即dp[i][0],无论是选取哪些物品,背包价值总和一定为0

dp[0][j],即:i为0,存放编号0的物品的时候,各个容量的背包所能存放的最大价值。

那么很明显当 j < weight[0]的时候,dp[0][j] 应该是 0,因为背包容量比编号0的物品重量还小。

当j >= weight[0]时,dp[0][j] 应该是value[0],因为背包容量放足够放编号0物品。

4. 确定遍历顺序

有两个遍历的维度:物品与背包重量,遍历哪个都可以

5. 举例推导dp数组

def test_2_wei_bag_problem1(weight, value, bagweight):
    # 二维数组
    dp = [[0] * (bagweight + 1) for _ in range(len(weight))]

    # 初始化
    for j in range(weight[0], bagweight + 1):
        dp[0][j] = value[0]

    # weight数组的大小就是物品个数
    for i in range(1, len(weight)):  # 遍历物品
        for j in range(bagweight + 1):  # 遍历背包容量
            if j < weight[i]:
                dp[i][j] = dp[i - 1][j]
            else:
                dp[i][j] = max(dp[i - 1][j], dp[i - 1][j - weight[i]] + value[i])

    return dp[len(weight) - 1][bagweight]

if __name__ == "__main__":

    weight = [1, 3, 4]
    value = [15, 20, 30]
    bagweight = 4

    result = test_2_wei_bag_problem1(weight, value, bagweight)
    print(result)

01背包问题 一维

可以发现如果把dp[i - 1]那一层拷贝到dp[i]上,表达式完全可以是:dp[i][j] = max(dp[i][j], dp[i][j - weight[i]] + value[i]);

与其把dp[i - 1]这一层拷贝到dp[i]上,不如只用一个一维数组了,只用dp[j](一维数组,也可以理解是一个滚动数组)。

1. 确定dp数组的定义

dp[j]表示:容量为j的背包,所背的物品价值可以最大为dp[j]

2. 一维dp数组的递推公式

dp[j] = max(dp[j], dp[j - weight[i]] + value[i])

3. 一维dp数组如何初始化

假设物品价值都是大于0的,所以dp数组初始化的时候,都初始为0就可以了

4. 一维dp数组遍历顺序

二维dp遍历的时候,背包容量是从小到大,而一维dp遍历的时候,背包是从大到小。倒序遍历是为了保证物品i只被放入一次!。但如果一旦正序遍历了,那么物品0就会被重复加入多次!

两个嵌套for循环的顺序,代码中是先遍历物品嵌套遍历背包容量,那可不可以先遍历背包容量嵌套遍历物品呢?不可以!因为一维dp的写法,背包容量一定是要倒序遍历(原因上面已经讲了),如果遍历背包容量放在上一层,那么每个dp[j]就只会放入一个物品,即:背包里只放入了一个物品。

5. 举例推导dp数组

def test_1_wei_bag_problem(weight, value, bagWeight):
    # 初始化
    dp = [0] * (bagWeight + 1)
    for i in range(len(weight)):  # 遍历物品
        for j in range(bagWeight, weight[i] - 1, -1):  # 遍历背包容量
            dp[j] = max(dp[j], dp[j - weight[i]] + value[i])

    return dp[bagWeight]


if __name__ == "__main__":

    weight = [1, 3, 4]
    value = [15, 20, 30]
    bagweight = 4

    result = test_1_wei_bag_problem(weight, value, bagweight)
    print(result)

416. 分割等和子集

套用01背包

背包的体积为sum / 2。背包要放入的商品(集合里的元素)重量为 元素的数值,价值也为元素的数值。背包如果正好装满,说明找到了总和为 sum / 2 的子集。

  1. 确定dp数组以及下标的含义:dp[j]表示容量为j的背包,所背物品的最大价值可以为dp[j]。套到本题,dp[j]表示 背包总容量(所能装的总重量)是j,放进物品后,背的最大重量为dp[j]。
  2. 确定递推公式:dp[j] = max(dp[j], dp[j-nums[i]]+nums[i])
  3. dp数组初始化:本题题目中只包含正整数的非空数组,所以非0下标的元素初始化为0就可以了。
  4. 确定遍历顺序:如果使用一维dp数组,物品遍历的for循环放在外层,遍历背包的for循环放在内层,且内层for循环倒序遍历!
  5. 举例推导dp数组
class Solution:
    def canPartition(self, nums: List[int]) -> bool:
        _sum = sum(nums)
        if _sum % 2 == 1:
            return False
        dp = [0] * (_sum//2 + 1)
        for num in nums:
            for j in range(_sum//2, num-1, -1):
                dp[j] = max(dp[j], dp[j-num] + num)
        return dp[_sum//2] == _sum//2

稍微简化写法
class Solution:
    def canPartition(self, nums: List[int]) -> bool:
        _sum = sum(nums)
        if _sum % 2 == 1:
            return False
        target = _sum//2
        dp = [0] * (target + 1)
        for num in nums:
            for j in range(target, num-1, -1):
                dp[j] = max(dp[j], dp[j-num] + num)
        return dp[target] == target

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