分组背包--完全背包

分组背包:多个物品分组,每组只能取1件

每一组的物品都可能性展开就可以,时间复杂度为O(物品的数量*背包的容量)

分组背包

java 复制代码
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.PrintWriter;
import java.io.StreamTokenizer;
import java.util.Arrays;

public class Main {

	public static int MAXN = 1001;

	public static int MAXM = 1001;

	// arr[i][0] i号物品的体积
	// arr[i][1] i号物品的价值
	// arr[i][2] i号物品的组号
	public static int[][] arr = new int[MAXN][3];

	public static int[] dp = new int[MAXM];

	public static int m, n;

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
		StreamTokenizer in = new StreamTokenizer(br);
		PrintWriter out = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(System.out));
		while (in.nextToken() != StreamTokenizer.TT_EOF) {
			m = (int) in.nval;
			in.nextToken();
			n = (int) in.nval;
			for (int i = 1; i <= n; i++) {
				in.nextToken();
				arr[i][0] = (int) in.nval;
				in.nextToken();
				arr[i][1] = (int) in.nval;
				in.nextToken();
				arr[i][2] = (int) in.nval;
			}
			Arrays.sort(arr, 1, n + 1, (a, b) -> a[2] - b[2]);
			out.println(compute1());
		}
		out.flush();
		out.close();
		br.close();
	}

	// 严格位置依赖的动态规划
	public static int compute1() {
		int teams = 1;
		for (int i = 2; i <= n; i++) {
			if (arr[i - 1][2] != arr[i][2]) {
				teams++;
			}
		}
		// 组的编号1~teams
		// dp[i][j] : 1~i是组的范围,每个组的物品挑一件,容量不超过j的情况下,最大收益
		int[][] dp = new int[teams + 1][m + 1];
		// dp[0][....] = 0
		for (int start = 1, end = 2, i = 1; start <= n; i++) {
			while (end <= n && arr[end][2] == arr[start][2]) {
				end++;
			}
			// start ... end-1 -> i组
			for (int j = 0; j <= m; j++) {
				// arr[start...end-1]是当前组,组号一样
				// 其中的每一件商品枚举一遍
				dp[i][j] = dp[i - 1][j];
				for (int k = start; k < end; k++) {
					// k是组内的一个商品编号
					if (j - arr[k][0] >= 0) {
						dp[i][j] = Math.max(dp[i][j], dp[i - 1][j - arr[k][0]] + arr[k][1]);
					}
				}
			}
			// start去往下一组的第一个物品
			// 继续处理剩下的组
			start = end++;
		}
		return dp[teams][m];
	}

	// 空间压缩
	public static int compute2() {
		// dp[0][...] = 0
		Arrays.fill(dp, 0, m + 1, 0);
		for (int start = 1, end = 2; start <= n;) {
			while (end <= n && arr[end][2] == arr[start][2]) {
				end++;
			}
			// start....end-1
			for (int j = m; j >= 0; j--) {
				for (int k = start; k < end; k++) {
					if (j - arr[k][0] >= 0) {
						dp[j] = Math.max(dp[j], arr[k][1] + dp[j - arr[k][0]]);
					}
				}
			}
			start = end++;
		}
		return dp[m];
	}

}

从栈中取出k个硬币的最大面值和

java 复制代码
    // piles是一组一组的硬币
	// m是容量,表示一定要进行m次操作
	// dp[i][j] : 1~i组上,一共拿走j个硬币的情况下,获得的最大价值
	// 1) 不要i组的硬币 : dp[i-1][j]
	// 2) i组里尝试每一种方案
	// 比如,i组里拿走前k个硬币的方案 : dp[i-1][j-k] + 从顶部开始前k个硬币的价值和
	// 枚举每一个k,选出最大值  
class Solution {
   public static int maxValueOfCoins(List<List<Integer>> piles, int m) {
		int n = piles.size();
		int[][] dp = new int[n + 1][m + 1];
		for (int i = 1; i <= n; i++) {
			// i从1组开始(我们的设定),但是题目中的piles是从下标0开始的
			// 所以来到i的时候,piles.get(i-1)是当前组
			List<Integer> team = piles.get(i - 1);
			int t = Math.min(team.size(), m);
			// 预处理前缀和,为了加速计算
			int[] preSum = new int[t + 1];
			for (int j = 0, sum = 0; j < t; j++) {
				sum += team.get(j);
				preSum[j + 1] = sum;
			}
			// 更新动态规划表
			for (int j = 0; j <= m; j++) {
				// 当前组一个硬币也不拿的方案
				dp[i][j] = dp[i - 1][j];
				for (int k = 1; k <= Math.min(t, j); k++) {
					dp[i][j] = Math.max(dp[i][j], dp[i - 1][j - k] + preSum[k]);
				}
			}
		}
		return dp[n][m];
	}

	// 空间压缩
	public static int maxValueOfCoins2(List<List<Integer>> piles, int m) {
		int[] dp = new int[m + 1];
		for (List<Integer> team : piles) {
			int t = Math.min(team.size(), m);
			int[] preSum = new int[t + 1];
			for (int j = 0, sum = 0; j < t; j++) {
				sum += team.get(j);
				preSum[j + 1] = sum;
			}
			for (int j = m; j > 0; j--) {
				for (int k = 1; k <= Math.min(t, j); k++) {
					dp[j] = Math.max(dp[j], dp[j - k] + preSum[k]);
				}
			}
		}
		return dp[m];
	}

}

把每个栈中取出硬币的情况装到一个数组中,展开讨论即可

完全背包:每种商品可以选取无限次。时间复杂度为(物品数量*背包容量)

完全背包

java 复制代码
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.PrintWriter;
import java.io.StreamTokenizer;
import java.util.Arrays;

public class Code03_UnboundedKnapsack {

	public static int MAXM = 10001;

	public static int MAXT = 10000001;

	public static int[] cost = new int[MAXM];

	public static int[] val = new int[MAXM];

	public static long[] dp = new long[MAXT];

	public static int t, m;

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
		StreamTokenizer in = new StreamTokenizer(br);
		PrintWriter out = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(System.out));
		while (in.nextToken() != StreamTokenizer.TT_EOF) {
			t = (int) in.nval;
			in.nextToken();
			m = (int) in.nval;
			for (int i = 1; i <= m; i++) {
				in.nextToken();
				cost[i] = (int) in.nval;
				in.nextToken();
				val[i] = (int) in.nval;
			}
			out.println(compute2());
		}
		out.flush();
		out.close();
		br.close();
	}

	// 严格位置依赖的动态规划
	// 会空间不够,导致无法通过全部测试用例
	public static long compute1() {
		// dp[0][.....] = 0
		int[][] dp = new int[m + 1][t + 1];
		for (int i = 1; i <= m; i++) {
			for (int j = 0; j <= t; j++) {
				dp[i][j] = dp[i - 1][j];
				if (j - cost[i] >= 0) {
					dp[i][j] = Math.max(dp[i][j], dp[i][j - cost[i]] + val[i]);
				}
			}
		}
		return dp[m][t];
	}

	// 空间压缩
	// 可以通过全部测试用例
	public static long compute2() {
		Arrays.fill(dp, 1, t + 1, 0);
		for (int i = 1; i <= m; i++) {
			for (int j = cost[i]; j <= t; j++) {
				dp[j] = Math.max(dp[j], dp[j - cost[i]] + val[i]);
			}
		}
		return dp[t];
	}

}

正则表达式匹配

java 复制代码
public class Solution {

	public static boolean isMatch(String str, String pat) {
		char[] s = str.toCharArray();
		char[] p = pat.toCharArray();
		return f1(s, p, 0, 0);
	}

	// s[i....]能不能被p[j....]完全匹配出来
	// p[j]这个字符,一定不是'*'
	public static boolean f1(char[] s, char[] p, int i, int j) {
		if (i == s.length) {
			// s没了
			if (j == p.length) {
				// 如果p也没了,返回true
				return true;
			} else {
				// p还剩下一些后缀
				// 如果p[j+1]是*,那么p[j..j+1]可以消掉,然后看看p[j+2....]是不是都能消掉
				return j + 1 < p.length && p[j + 1] == '*' && f1(s, p, i, j + 2);
			}
		} else if (j == p.length) {
			// s有后缀
			// p没后缀了
			return false;
		} else {
			// s有后缀
		    // p有后缀
			if (j + 1 == p.length || p[j + 1] != '*') {
				// s[i....]
				// p[j....]
				// 如果p[j+1]不是*,那么当前的字符必须能匹配:(s[i] == p[j] || p[j] == '?')
				// 同时,后续也必须匹配上:process1(s, p, i + 1, j + 1);
				return (s[i] == p[j] || p[j] == '.') && f1(s, p, i + 1, j + 1);
			} else {
				// 如果p[j+1]是*
				// 完全背包!
				// s[i....]
				// p[j....]
				// 选择1: 当前p[j..j+1]是x*,就是不让它搞定s[i],那么继续 : process1(s, p, i, j + 2)
				boolean p1 = f1(s, p, i, j + 2);
				// 选择2: 当前p[j..j+1]是x*,如果可以搞定s[i],那么继续 : process1(s, p, i + 1, j)
				// 如果可以搞定s[i] : (s[i] == p[j] || p[j] == '.')
				// 继续匹配 : process1(s, p, i + 1, j)
				boolean p2 = (s[i] == p[j] || p[j] == '.') && f1(s, p, i + 1, j);
				// 两个选择,有一个可以搞定就返回true,都无法搞定返回false
				return p1 || p2;
			}
		}
	}

	// 记忆化搜索
	public static boolean isMatch2(String str, String pat) {
		char[] s = str.toCharArray();
		char[] p = pat.toCharArray();
		int n = s.length;
		int m = p.length;
		// dp[i][j] == 0,表示没算过
		// dp[i][j] == 1,表示算过,答案是true
		// dp[i][j] == 2,表示算过,答案是false
		int[][] dp = new int[n + 1][m + 1];
		return f2(s, p, 0, 0, dp);
	}

	public static boolean f2(char[] s, char[] p, int i, int j, int[][] dp) {
		if (dp[i][j] != 0) {
			return dp[i][j] == 1;
		}
		boolean ans;
		if (i == s.length) {
			if (j == p.length) {
				ans = true;
			} else {
				ans = j + 1 < p.length && p[j + 1] == '*' && f2(s, p, i, j + 2, dp);
			}
		} else if (j == p.length) {
			ans = false;
		} else {
			if (j + 1 == p.length || p[j + 1] != '*') {
				ans = (s[i] == p[j] || p[j] == '.') && f2(s, p, i + 1, j + 1, dp);
			} else {
				ans = f2(s, p, i, j + 2, dp) || ((s[i] == p[j] || p[j] == '.') && f2(s, p, i + 1, j, dp));
			}
		}
		dp[i][j] = ans ? 1 : 2;
		return ans;
	}

	// 严格位置依赖的动态规划
	public static boolean isMatch3(String str, String pat) {
		char[] s = str.toCharArray();
		char[] p = pat.toCharArray();
		int n = s.length;
		int m = p.length;
		boolean[][] dp = new boolean[n + 1][m + 1];
		dp[n][m] = true;
		for (int j = m - 1; j >= 0; j--) {
			dp[n][j] = j + 1 < m && p[j + 1] == '*' && dp[n][j + 2];
		}
		for (int i = n - 1; i >= 0; i--) {
			for (int j = m - 1; j >= 0; j--) {
				if (j + 1 == m || p[j + 1] != '*') {
					dp[i][j] = (s[i] == p[j] || p[j] == '.') && dp[i + 1][j + 1];
				} else {
					dp[i][j] = dp[i][j + 2] || ((s[i] == p[j] || p[j] == '.') && dp[i + 1][j]);
				}
			}
		}
		return dp[0][0];
	}

}

通配符匹配

java 复制代码
public class Solution {

	// 暴力递归
	public static boolean isMatch1(String str, String pat) {
		char[] s = str.toCharArray();
		char[] p = pat.toCharArray();
		return f1(s, p, 0, 0);
	}

	// s[i....]能不能被p[j....]完全匹配出来
	public static boolean f1(char[] s, char[] p, int i, int j) {
		if (i == s.length) {
			// s没了
			if (j == p.length) {
				// 如果p也没了,返回true
				return true;
			} else {
				// 如果p[j]是*,可以消掉,然后看看p[j+1....]是不是都能消掉
				return p[j] == '*' && f1(s, p, i, j + 1);
			}
		} else if (j == p.length) {
			// s有
			// p没了
			return false;
		} else {
			if (p[j] != '*') {
				// s[i....]
				// p[j....]
				// 如果p[j]不是*,那么当前的字符必须能匹配:(s[i] == p[j] || p[j] == '?')
				// 同时,后续也必须匹配上:process1(s, p, i + 1, j + 1);
				return (s[i] == p[j] || p[j] == '?') && f1(s, p, i + 1, j + 1);
			} else {
				// s[i....]
				// p[j....]
				// 如果p[j]是*
				// 选择1: 反正当前p[j]是*,必然可以搞定s[i],那么继续 : process1(s, p, i + 1, j)
				// 选择2: 虽然当前p[j]是*,但就是不让它搞定s[i],那么继续 : process1(s, p, i, j + 1)
				// 两种选择有一个能走通,答案就是true;如果都搞不定,答案就是false
				return f1(s, p, i + 1, j) || f1(s, p, i, j + 1);
			}
		}
	}

	// 记忆化搜索
	public static boolean isMatch2(String str, String pat) {
		char[] s = str.toCharArray();
		char[] p = pat.toCharArray();
		int n = s.length;
		int m = p.length;
		// dp[i][j] == 0,表示没算过
		// dp[i][j] == 1,表示算过,答案是true
		// dp[i][j] == 2,表示算过,答案是false
		int[][] dp = new int[n + 1][m + 1];
		return f2(s, p, 0, 0, dp);
	}

	public static boolean f2(char[] s, char[] p, int i, int j, int[][] dp) {
		if (dp[i][j] != 0) {
			return dp[i][j] == 1;
		}
		boolean ans;
		if (i == s.length) {
			if (j == p.length) {
				ans = true;
			} else {
				ans = p[j] == '*' && f2(s, p, i, j + 1, dp);
			}
		} else if (j == p.length) {
			ans = false;
		} else {
			if (p[j] != '*') {
				ans = (s[i] == p[j] || p[j] == '?') && f2(s, p, i + 1, j + 1, dp);
			} else {
				ans = f2(s, p, i + 1, j, dp) || f2(s, p, i, j + 1, dp);
			}
		}
		dp[i][j] = ans ? 1 : 2;
		return ans;
	}

	// 严格位置依赖的动态规划
	public static boolean isMatch(String str, String pat) {
		char[] s = str.toCharArray();
		char[] p = pat.toCharArray();
		int n = s.length;
		int m = p.length;
		boolean[][] dp = new boolean[n + 1][m + 1];
		dp[n][m] = true;
		for (int j = m - 1; j >= 0 && p[j] == '*'; j--) {
			dp[n][j] = true;
		}
		for (int i = n - 1; i >= 0; i--) {
			for (int j = m - 1; j >= 0; j--) {
				if (p[j] != '*') {
					dp[i][j] = (s[i] == p[j] || p[j] == '?') && dp[i + 1][j + 1];
				} else {
					dp[i][j] = dp[i + 1][j] || dp[i][j + 1];
				}
			}
		}
		return dp[0][0];
	}

}

购买干草的最小花费

java 复制代码
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.io.PrintWriter;
import java.io.StreamTokenizer;
import java.util.Arrays;

public class Main {

	public static int MAXN = 101;

	public static int MAXM = 55001;

	public static int[] val = new int[MAXN];

	public static int[] cost = new int[MAXN];

	public static int[] dp = new int[MAXM];

	public static int n, h, maxv, m;

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
		StreamTokenizer in = new StreamTokenizer(br);
		PrintWriter out = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(System.out));
		while (in.nextToken() != StreamTokenizer.TT_EOF) {
			n = (int) in.nval;
			in.nextToken();
			h = (int) in.nval;
			maxv = 0;
			for (int i = 1; i <= n; i++) {
				in.nextToken();
				val[i] = (int) in.nval;
				maxv = Math.max(maxv, val[i]);
				in.nextToken();
				cost[i] = (int) in.nval;
			}
			// 最核心的一句
			// 包含重要分析
			m = h + maxv;
			out.println(compute1());
		}
		out.flush();
		out.close();
		br.close();
	}

	// dp[i][j] : 1...i里挑公司,购买严格j磅干草,需要的最少花费
	// 1) dp[i-1][j]
	// 2) dp[i][j-val[i]] + cost[i]
	// 两种可能性中选最小
	// 但是关于j需要进行一定的扩充,原因视频里讲了
	public static int compute1() {
		int[][] dp = new int[n + 1][m + 1];
		Arrays.fill(dp[0], 1, m + 1, Integer.MAX_VALUE);
		for (int i = 1; i <= n; i++) {
			for (int j = 0; j <= m; j++) {
				dp[i][j] = dp[i - 1][j];
				if (j - val[i] >= 0 && dp[i][j - val[i]] != Integer.MAX_VALUE) {
					dp[i][j] = Math.min(dp[i][j], dp[i][j - val[i]] + cost[i]);
				}
                if(j-val[i]<0&&dp[i][0]!=Integer.MAX_VALUE)
                  dp[i][j]=Math.min(dp[i][j],dp[i][0]+cost[i]);
			}
		}
		int ans = Integer.MAX_VALUE;
		// >= h
		// h h+1 h+2 ... m
		for (int j = h; j <= m; j++) {
			ans = Math.min(ans, dp[n][j]);
		}
		return dp[n][h];
	}

	// 空间压缩
	public static int compute2() {
		Arrays.fill(dp, 1, m + 1, Integer.MAX_VALUE);
		for (int i = 1; i <= n; i++) {
			for (int j = val[i]; j <= m; j++) {
				if (dp[j - val[i]] != Integer.MAX_VALUE) {
					dp[j] = Math.min(dp[j], dp[j - val[i]] + cost[i]);
				}
			}
		}
		int ans = Integer.MAX_VALUE;
		for (int j = h; j <= m; j++) {
			ans = Math.min(ans, dp[j]);
		}
		return ans;
	}

}
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