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华为机试HJ16 购物单 C语言动态规划详细解答

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华为机试HJ16 购物单 C语言动态规划详细解答

描述

王强决定把年终奖用于购物,他把想买的物品分为两类:主件与附件,附件是从属于某个主件的,下表就是一些主件与附件的例子:

主件附件
电脑打印机,扫描仪
书柜图书
书桌台灯,文具
工作椅

如果要买归类为附件的物品,必须先买该附件所属的主件,且每件物品只能购买一次。

每个主件可以有 0 个、 1 个或 2 个附件。附件不再有从属于自己的附件。

王强查到了每件物品的价格(都是 10 元的整数倍),而他只有 N 元的预算。除此之外,他给每件物品规定了一个重要度,用整数 1 ~ 5 表示。他希望在花费不超过 N 元的前提下,使自己的满意度达到最大。

满意度是指所购买的每件物品的价格与重要度的乘积的总和,假设设第ii件物品的价格为v[i]v[i],重要度为w[i]w[i],共选中了kk件物品,编号依次为j_1,j_2,...,j_kj1​,j2​,...,jk​,则满意度为:v[j_1]*w[j_1]+v[j_2]*w[j_2]+ … +v[j_k]*w[j_k]v[j1​]∗w[j1​]+v[j2​]∗w[j2​]+…+v[jk​]∗w[jk​]。(其中 * 为乘号)

请你帮助王强计算可获得的最大的满意度。

输入描述:

输入的第 1 行,为两个正整数N,m,用一个空格隔开:

(其中 N ( N<32000 )表示总钱数, m (m <60 )为可购买的物品的个数。)

从第 2 行到第 m+1 行,第 j 行给出了编号为 j-1 的物品的基本数据,每行有 3 个非负整数 v p q

(其中 v 表示该物品的价格( v<10000 ), p 表示该物品的重要度( 1 ~ 5 ), q 表示该物品是主件还是附件。如果 q=0 ,表示该物品为主件,如果 q>0 ,表示该物品为附件, q 是所属主件的编号)

输出描述:

 输出一个正整数,为张强可以获得的最大的满意度。

示例1

输入:

1000 5
800 2 0
400 5 1
300 5 1
400 3 0
500 2 0

输出:

2200
示例2

输入:

50 5
20 3 5
20 3 5
10 3 0
10 2 0
10 1 0

输出:

130

说明:

由第1行可知总钱数N为50以及希望购买的物品个数m为5;
第2和第3行的q为5,说明它们都是编号为5的物品的附件;
第4~6行的q都为0,说明它们都是主件,它们的编号依次为3~5;
所以物品的价格与重要度乘积的总和的最大值为10*1+20*3+20*3=130     

代码分析:

本题可以使用动态规划的方法。将动态规划必须要提01背包问题:01背包问题的描述:有编号分别为a,b,c,d,e的五件物品,它们的重量分别是2,2,6,5,4,它们的价值分别是6,3,5,4,6,现在给你个承重为10的背包,如何让背包里装入的物品具有最大的价值总和?

序号重量价值
126
223
365
454
546

背包问题的状态转换方程: f[i,j] = Max{ f[i-1,j-Wi]+Pi( j >= Wi ), f[i-1,j] }

因为背包问题对当前物品考虑的只有买和不买两种情况,所以状态转化方程中的两个部分分别对应,买i或不买i。

如果买i,考虑到承重为10的限制,需要保证在10-wi>0,再加上i的价值pi。那么如何找到w=10-wi时的价值总和的最大值呢?最好的方法是,每一个i都存放所有重量下的该时候的价值总和的最大值。

如果不买i,直接等于i-1的值。

举个例子:

在f[i,j]中,i代表物品序号,取值范围是:1~5。j代表物品重量总和,取值范围是:0~10

f[i,j]列表如下:

i/j012345678910
100666666666
2669999999
3
4
5

f[i,j] = Max{ f[i-1,j-Wi]+Pi( j >= Wi ), f[i-1,j] }

比如:序号1的物品weight=2,value=6

当j<2时,j

当j=2时,j=weight,此时重量可以选择买或不买 如果买f[i,j]=f[i-1,j-Wi]+Pi   如果不买f[i,j]=f[i-1,j]

f[i-1,j-Wi]+Pi=6         >         f[i-1,j]=0 

所以应该购买

序号2的物品weight=2,value=2

当j<2时,j

当j=2时,j=weight,此时重量可以选择买或不买 如果买f[i,j]=f[i-1,j-Wi]+Pi   如果不买f[i,j]=f[i-1,j]

f[i-1,j-Wi]+Pi=3         >         f[i-1,j]=6 

所以不应该买2,因为如果不买2可以买1,1的价值大于2


将本题与01背包问题相比较,动态规划解题需要思考以下问题:

1.有几种选择方案?

        01背包问题对当前物品考虑的只有买和不买两种情况。

        而本题中,每次的行为有五种可能:

        ①什么都不买

        ②只买主件

        ③买主件和附件1

        ④买主件和附件2

        ⑤买主件和两个附件。

2.状态转化方程?

        背包问题的状态转换方程: f[i,j] = Max{ f[i-1,j-Wi]+Pi( j >= Wi ), f[i-1,j] }分别代表买或不买

        同理:在前面的时候可以拆分五种情况,然后在五种情况下分别选择买或不买

        dp[i][j]=max(dp[i][j],dp[i-1][j-wi]+pi);

            dp[i][j]=dp[i-1][j];//什么都不买
            if(money[i][0]<=j){//只主件
                dp[i][j]=max(dp[i][j],dp[i-1][j-money[i][0]]+value[i][0]);
                
            }
            if(money[i][0]+money[i][1]<=j){//主件+附件1
                dp[i][j]=max(dp[i][j],dp[i-1][j-money[i][0]-money[i][1]]+value[i][0]+value[i][1]);
            }
            if(money[i][0]+money[i][2]<=j){//主件+附件2
                dp[i][j]=max(dp[i][j],dp[i-1][j-money[i][0]-money[i][2]]+value[i][0]+value[i][2]);
            }
            if(money[i][0]+money[i][1]+money[i][2]<=j){//主件+附件1+附件2
                dp[i][j]=max(dp[i][j],dp[i-1][j-money[i][0]-money[i][1]-money[i][2]]+value[i][0]+value[i][1]+value[i][2]);
            }

     完整代码:

#include
#include
#include


#define max(x,y) (x>y)?x:y
int main(){
    int money[61][3]={0};
    int value[61][3]={0};
    int a,b,c;
    int n,m;
    int dp[61][32001]={0};
    scanf("%d%d",&n,&m);
    for(int i=1;i<=m;i++){
        scanf("%d%d%d",&a,&b,&c);
        if(c!=0){//附件
            if(value[c][1]!=0){//附件二
                money[c][2]=a;
                value[c][2]=a*b;
            }
            else{//附件1
                money[c][1]=a;
                value[c][1]=a*b;
            }
        }
        else{
            money[i][0]=a;
            value[i][0]=a*b;
            
        }
    }
    for(int i=1;i<=m;i++){
        for(int j=1;j<=n;j++){
            dp[i][j]=dp[i-1][j];//什么都不买
            if(money[i][0]<=j){//只主件
                dp[i][j]=max(dp[i][j],dp[i-1][j-money[i][0]]+value[i][0]);
                
            }
            if(money[i][0]+money[i][1]<=j){//主件+附件1
                dp[i][j]=max(dp[i][j],dp[i-1][j-money[i][0]-money[i][1]]+value[i][0]+value[i][1]);
            }
            if(money[i][0]+money[i][2]<=j){//主件+附件2
                dp[i][j]=max(dp[i][j],dp[i-1][j-money[i][0]-money[i][2]]+value[i][0]+value[i][2]);
            }
            if(money[i][0]+money[i][1]+money[i][2]<=j){//主件+附件1+附件2
                dp[i][j]=max(dp[i][j],dp[i-1][j-money[i][0]-money[i][1]-money[i][2]]+value[i][0]+value[i][1]+value[i][2]);
            }
        }
    }
    
    printf("%d",dp[m][n]);
        
}

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