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提问
简洁
假设一个0/1背包问题是,n=3,重量为w=(26,25,25),价值为v=(45,35,35),背包限重为W=50,解向量为x=(x1,x2,x3)。采用队列式分枝限界法求解该问题,请画出求解过程图。
4月前
回答
更专业一些
要使用队列式分支限界法求解给定的0/1背包问题,我们首先需要理解问题的基本参数和求解过程。根据题目描述,我们有n=3种物品,它们的重量w分别为26、25、25,价值v分别为45、35、35,背包的限重W为50。解向量x=(x1, x2, x3)表示每种物品是否被选中,其中xi取值为0或1。
解题步骤:
-
初始化:创建一个空队列,将根节点(未选择任何物品,背包重量和价值均为0)加入队列,并设置当前最优价值
bestv
为0。 -
广度优先搜索:从队列中取出一个节点,根据该节点的状态生成所有可能的子节点,并将这些子节点加入队列。
-
限界:在生成子节点时,使用限界函数来评估子节点的潜在价值。如果子节点的潜在价值小于当前最优价值
bestv
,则该子节点不会被加入队列。 -
更新最优解:如果在搜索过程中找到一个节点,其价值大于当前最优价值
bestv
,则更新bestv
并记录该节点的解向量。 -
重复:重复步骤2-4,直到队列为空。
求解过程图:
由于这是一个文字描述,无法直接画出图形,但我可以描述求解过程的逻辑结构:
- 根节点:无物品选中,背包重量为0,价值为0。
- 第一层节点:选择物品1或不选择。
- 节点1:选择物品1,背包重量为26,价值为45。
- 节点2:不选择物品1,状态不变。
- 第二层节点:对于每个第一层节点,继续选择物品2或不选择。
- 节点1.1:节点1后选择物品2,背包重量为51(超过限重,丢弃)。
- 节点1.2:节点1后不选择物品2,状态为重量26,价值45。
- 节点2.1:节点2后选择物品2,背包重量为25,价值35。
- 节点2.2:节点2后不选择物品2,继续不选择,状态不变。
- 第三层节点:对于第二层的每个有效节点,选择物品3或不选择。
- 节点1.2.1:节点1.2后选择物品3,背包重量为51(超过限重,丢弃)。
- 节点1.2.2:节点1.2后不选择物品3,状态为重量26,价值45。
- 节点2.1.1:节点2.1后选择物品3,背包重量为50,价值70(不满足限界条件,因为小于当前最优值)。
- 节点2.1.2:节点2.1后不选择物品3,状态为重量25,价值35。
结果:
在上述过程中,我们发现节点2.1.1的背包重量为50,价值为70,这是在不超过背包限重的情况下,能够获得的最大价值。因此,最优解向量x为(0, 1, 1),即选择物品2和物品3。
请注意,这个描述是基于文字的逻辑结构,实际的求解过程图需要用图形化的方式表示,每个节点和选择可以用树状图的形式来展示。57
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