分别用蛮力法、回溯法和分支限界法实现01背包问题的求解问题的规模N取481632…计算到单次求解过程不超过5分钟为止要求随机生成物品的重量和价值物品重量的取值范围1~10物品价值的取值范围10~50背包的容量为所有物品总重量的一半。程序中记录求解过程所需要的时间做出图像横坐标为N纵坐标为时间单位为秒并针对图像阐述说明回溯法和分支限界法在求解01背包问题时各自的优势。请说出上述算法的算法文字描述
蛮力法(暴力法):
- 生成所有可能的物品组合。
- 对于每个组合,计算其总重量和总价值。
- 如果总重量不超过背包容量,并且总价值大于当前最优解,则更新最优解。
- 最后得到的最优解即为所求。
回溯法:
- 从第一个物品开始,依次考虑将其放入背包或不放入背包两种情况。
- 对于放入背包的情况,继续考虑下一个物品。
- 对于不放入背包的情况,直接考虑下一个物品。
- 递归地进行上述步骤,直到考虑完所有物品或背包容量已满。
- 在递归过程中,记录当前最优解。
- 最后得到的最优解即为所求。
分支限界法:
- 将物品按照单位重量价值从大到小排序。
- 创建一个优先队列,每次取队列中价值最大的节点进行扩展。
- 对于每个节点,计算其价值上界,即将剩余物品按照单位重量价值从大到小装满背包所能得到的最大价值。
- 如果价值上界小于当前最优解,则剪枝,不再扩展该节点。
- 如果价值上界大于当前最优解,则将该节点的两个子节点(放入背包和不放入背包)加入队列。
- 重复上述步骤,直到队列为空或达到时间限制。
- 最后得到的最优解即为所求。
回溯法和分支限界法在求解0/1背包问题时各自的优势:
- 回溯法的优势在于可以找到所有可能的解,适用于求解所有解的问题。
- 分支限界法的优势在于可以通过剪枝策略提前排除一些不可能的解,从而减少搜索空间,适用于求解最优解的问题。
- 在0/1背包问题中,回溯法需要遍历所有可能的物品组合,时间复杂度较高,而分支限界法通过剪枝策略可以减少搜索空间,提高求解效率。
原文地址: https://www.cveoy.top/t/topic/hUkv 著作权归作者所有。请勿转载和采集!