Java背包问题递归解法
1. 背包问题概述
背包问题是一个经典的组合优化问题,指在给定一组物品、每个物品的重量和价值,以及一个背包的最大承重量下,如何选择装入背包中的物品,使得背包中物品的总价值最大。
2. 递归解法流程
递归是一种解决问题的方法,它把一个问题分解为多个相同或相似的子问题,直到问题规模足够小,可以直接求解。对于背包问题,可以使用递归的方式求解。
下面是使用递归解决背包问题的步骤表格:
步骤 | 描述 |
---|---|
1 | 定义递归函数,输入参数为当前考虑的物品索引、当前已选择的物品总重量、当前已选择的物品总价值、背包的最大承重量以及物品的重量和价值数组 |
2 | 判断递归的终止条件,即当物品索引已经超出数组的范围时,返回当前已选择的物品总价值 |
3 | 不选择当前考虑的物品,直接递归调用下一个物品的情况,将返回的结果赋给变量noChoose |
4 | 选择当前考虑的物品,将物品的重量加到当前已选择的物品总重量中,并将物品的价值加到当前已选择的物品总价值中,然后递归调用下一个物品的情况,将返回的结果赋给变量choose |
5 | 返回不选择当前物品和选择当前物品中的最大值作为递归结果 |
3. 递归解法代码实现
下面是使用Java语言实现背包问题递归解法的示例代码:
public class KnapsackRecursive {
public int knapsack(int index, int currentWeight, int currentValue, int maxWeight, int[] weights, int[] values) {
// 终止条件:当物品索引已经超出数组的范围时,返回当前已选择的物品总价值
if (index >= weights.length) {
return currentValue;
}
// 不选择当前考虑的物品,直接递归调用下一个物品的情况
int noChoose = knapsack(index + 1, currentWeight, currentValue, maxWeight, weights, values);
// 选择当前考虑的物品,递归调用下一个物品的情况
int choose = 0;
if (currentWeight + weights[index] <= maxWeight) {
currentWeight += weights[index];
currentValue += values[index];
choose = knapsack(index + 1, currentWeight, currentValue, maxWeight, weights, values);
}
// 返回不选择当前物品和选择当前物品中的最大值作为递归结果
return Math.max(noChoose, choose);
}
public static void main(String[] args) {
KnapsackRecursive knapsackRecursive = new KnapsackRecursive();
int[] weights = {2, 3, 4, 5};
int[] values = {3, 4, 5, 6};
int maxWeight = 8;
int maxValue = knapsackRecursive.knapsack(0, 0, 0, maxWeight, weights, values);
System.out.println("背包能装下的最大价值为:" + maxValue);
}
}
在上面的代码中,我们定义了一个KnapsackRecursive
类,其中有一个knapsack
方法用于求解背包问题。该方法的输入参数包括当前考虑的物品索引index
、当前已选择的物品总重量currentWeight
、当前已选择的物品总价值currentValue
、背包的最大承重量maxWeight
以及物品的重量和价值数组weights
和values
。
在方法内部,我们首先判断是否达到递归的终止条件,即当物品索引已经超出数组的范围时,直接返回当前已选择的物品总价值。
接下来,