C++ / ACM 自学笔记 · v5.0

P1049 装箱问题

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对应章节:五、数据结构与算法 → (十二) 搜索:递归、回溯、DFS、BFS 与记忆化;五、数据结构与算法 → (十三) 动态规划(DP)基础。

(一) 任务与输出目标

每件至多取一次,使装入体积最大,输出剩余容量。

(二) 建模与推导

定义 f(i,j) 为只使用前 i 种(件)物品、总消耗不超过 j 的最大价值。按是否使用第 i 种分类:不用时来自 f(i-1,j);使用时删去一份,剩余容量是 j-cost,接回得到前驱价值加 value。

每件只用一次,删掉当前件后剩余物品范围必须是前 i-1 件,所以前驱为 f(i-1,j-cost)。由此 \(f(i,j)=\max(f(i-1,j),f(i-1,j-cost)+value)\)。压成一维后容量倒序,j-cost 还没有在本轮更新,读到的是上一件处理结束的状态。

初始全为 0,表示不取物品;较优前驱替换较差前驱后,物品范围与总消耗仍成立,所以只保存最大价值。所有物品处理后读总容量位置。装箱时把体积同时当作价值,输出容量减去最大装入体积。

(三) 手算与过程

容量 5,体积 2、4:最好装入 4,剩余 1。

按具体数据展开的处理与返回过程

(四) 带注释实现

完整源文件

#include <bits/stdc++.h>
#define int long long
#define endl '\n'
using namespace std;

void solve() {
    int capacity, n;
    cin >> capacity >> n;
    vector<int> dp(capacity + 1, 0);
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        int cost, value;
        cin >> cost;
        value = cost; // 体积本身就是希望装入的价值。
        for (int j = capacity; j >= cost; --j)
            dp[j] = max(dp[j], dp[j - cost] + value); // 倒序读取上一轮状态,每件只用一次。
    }
    cout << capacity - dp[capacity] << '\n';
}

signed main() {
    ios::sync_with_stdio(false); // 关闭同步,使用 cin 与 cout 完成输入输出。
    cin.tie(0), cout.tie(0);

    int T = 1; // 本题读入一组数据。
    // cin >> T; // 题目给出测试组数时开启,并在 solve 中处理一组。
    while (T--)
        solve();
}

(五) 复杂度

时间 \(O(nC)\),一维空间 \(O(C)\)。

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