算法之回溯法实现
迷宫生成算法 回溯法

迷宫生成算法回溯法的具体实现过程如下:
1.定义一个数组path来存储迷宫的路径,初始时,将迷宫的起点
位置标记为已访问,并将其加入到path数组中。
2.定义一个递归函数generateMaze,该函数用于生成迷宫的路径。
在该函数中,首先判断当前位置是否为迷宫的终点,如果是,
则返回true表示找到了一个可行的路径;否则,继续向下搜索。
3.在向下搜索的过程中,首先判断当前位置的上方、下方、左方
和右方是否存在障碍物,如果存在障碍物,则无法继续向下搜
索,回溯到上一层,继续搜索其他方向。
4.如果当前位置的上方、下方、左方和右方都没有障碍物,则将
其中一个方向标记为已访问,并将其加入到path数组中。
然后
递归调用generateMaze函数继续向下搜索。
5.如果递归调用返回false,则表示当前路径不可行,需要回溯到
上一层。
回溯时,需要将之前加入到path数组中的方向标记为
未访问,并尝试其他方向。
6.重复步骤3-5,直到找到一条可行的路径或者搜索完所有可能的
方向。
7.输出最终生成的迷宫路径。
需要注意的是,回溯法的时间复杂度较高,因此在处理大规模的迷宫问题时可能会比较耗时。
为了提高算法的效率,可以采用一些优化策略,例如剪枝、限制搜索深度等。
回溯法详解

回溯法详解回溯法(Backtracking)是一种解决问题的算法,也称为试探法。
它是一种基于深度优先策略的搜索方法,用于在一个大型的搜索空间中找到所有可能的解。
回溯法常用于解决组合问题、优化问题、排列问题、路径问题等等。
回溯法的实现方法是:从一个初始状态开始,不断地向前搜索,直到找到一个合法的解或者所有的搜索空间都被遍历结束。
在搜索的过程中,如果发现当前的搜索路径不可能得到合法的解,就会回溯到上一个状态,继续向其他方向搜索。
回溯法仍然是一种穷举算法,但它通过剪枝操作排除大部分不必要的搜索路径,从而减少了搜索的时间和空间复杂度。
回溯法的实现过程中,我们需要完成以下三个步骤:1. 选择基于当前的状态,选择一个可能的方向,继续向前搜索。
这意味着我们需要对问题进行建模,找到一些限制条件或者选择条件,来指导我们如何选择下一个状态。
2. 约束在选择方向之后,我们需要考虑当前方向是否可行。
这称为约束条件。
如果当前的方向违反了某些约束条件,那么我们需要回溯到上一个状态,重新选择一个合法的方向。
3. 回溯如果当前方向无法得到一个合法解,我们就需要回溯到上一个状态,并尝试其他的方向。
回溯操作的核心是恢复状态,也就是将当前状态的改变撤回。
这意味着我们需要记录每一个状态的改变,从而能够正确地回溯。
回溯法的优点在于它的适用范围比较广泛,在解决复杂问题时能够得到很好的效果。
但同时回溯法也存在一些缺点,例如在搜索效率方面并不是最优的,在搜索空间比较大的情况下,时间和空间复杂度也会非常高。
因此,在实践中,我们需要结合具体问题来选择合适的算法。
回溯算法

【问题】 组合问题
问题描述:找出从自然数1,2,…,n中任取r个数的所有组合。
采用回溯法找问题的解,将找到的组合以从小到大顺序存于a[0],a[1],…,a[r-1]中,组合的元素满足以下性质:
(1) a[i+1]>a[i],后一个数字比前一个大;
(2) a[i]-i<=n-r+1。
例如n=5,r=3的所有组合为:
(1)1、2、3 (2)1、2、4 (3)1、2、5
(4)1、3、4 (5)1、3、5 (6)1、4、5
(7)2、3、4 (8)2、3、5 (9)2、4、5
(10)3、4、5
则该问题的状态空间为:
E={(x1,x2,x3)∣xi∈S ,i=1,2,3 } 其中:S={1,2,3,4,5}
【程序】
# include <stdio.h>
# define N 12
void write(int a[ ])
{ int i,j;
for (i=0;i<3;i++)
{ for (j=0;j<3;j++)
printf(“%3d”,a[3*i+j]);
printf(“\n”);
算法分析与设计实验报告--回溯法

算法分析与设计实验报告--回溯法实验目的:通过本次实验,掌握回溯法的基本原理和应用,能够设计出回溯法算法解决实际问题。
实验内容:1.回溯法概述回溯法全称“试探回溯法”,又称“逐步退化法”。
它是一种通过不断试图寻找问题的解,直到找到解或者穷尽所有可能的解空间技术。
回溯法的基本思路是从问题的某一个初始状态开始,搜索可行解步骤,一旦发现不满足求解条件的解就回溯到上一步,重新进行搜索,直到找到解或者所有可能的解空间已经搜索完毕。
2.回溯法的基本应用回溯法可用于求解许多 NP 问题,如 0/1 背包问题、八皇后问题、旅行商问题等。
它通常分为两种类型:一种是通过枚举所有可能的解空间来寻找解;另一种则是通过剪枝操作将搜索空间减少到若干种情况,大大减少了搜索时间。
3.回溯法的解题思路(1)问题分析:首先需要对问题进行分析,确定可行解空间和搜索策略;(2)状态表示:将问题的每一种状况表示成一个状态;(3)搜索策略:确定解空间的搜索顺序;(4)搜索过程:通过逐步试探,不断扩大搜索范围,更新当前状态;(5)终止条件:在搜索过程中,如果找到了满足要求的解,或者所有的可行解空间都已搜索完毕,就结束搜索。
4.八皇后问题八皇后问题是指在一个 8x8 的棋盘上放置八个皇后,使得任意两个皇后都不在同一行、同一列或同一对角线上。
通过回溯法可以求解出所有的可能解。
实验过程:回溯法的实现关键在于搜索空间的剪枝,避免搜索无用的解;因此,对于八皇后问题,需要建立一个二维数组来存放棋盘状态,以及一个一维数组来存放每行放置的皇后位置。
从第一行开始搜索,按照列的顺序依次判断当前的空位是否可以放置皇后,如果可以,则在相应的位置标记皇后,并递归到下一行;如果不能,则回溯到上一行,重新搜索。
当搜索到第八行时,获取一组解并返回。
代码实现:```pythondef is_valid(board, row, col):for i in range(row):if board[i] == col or abs(board[i] - col) == abs(i - row):return Falsereturn True实验结果:当 n=4 时,求得的所有可行解如下:```[[1, 3, 0, 2],[2, 0, 3, 1]]```本次实验通过实现回溯法求解八皇后问题,掌握了回溯法的基本原理和应用,并对回溯法的核心思想进行了深入理解。
回溯法详解

回溯法详解
回溯法是一种常用的算法思想,通常用于解决一些组合问题,如排列、组合、子集等。
回溯法的基本思想是从一组可能的解中逐一尝试,如果发现当前尝试的解不符合要求,则回溯到上一步继续尝试其他解。
回溯法可以看作是一种深度优先搜索算法,它的搜索过程类似于一棵树的遍历。
在搜索过程中,从根节点开始,逐层向下搜索,直到找到符合条件的解或者搜索完所有的可能情况。
回溯法的实现通常采用递归的方式,具体步骤如下:
1. 定义一个解空间,即所有可能的解的集合。
2. 逐步扩展解空间,直到找到符合条件的解或者搜索完所有可
能的情况。
3. 在扩展解空间的过程中,对于每个扩展的状态,检查它是否
符合要求,如果符合要求,则继续扩展;否则回溯到上一步。
回溯法的时间复杂度通常很高,因为它需要搜索所有的可能情况。
但是在实际应用中,回溯法的效率往往比暴力枚举要高,因为它能够利用一些剪枝策略,避免搜索无用的状态。
例如,在求解八皇后问题时,回溯法可以通过剪枝策略,避免搜索一些不可能的状态,从而大大缩短搜索时间。
回溯法也是一种非常灵活的算法思想,可以应用于各种问题的求解。
在实际应用中,需要根据具体问题的特点,设计合适的解空间和剪枝策略,以提高算法效率。
回溯法的几种算法框架

回溯法的几种算法框架回溯法是一种经典的求解问题的算法框架,通常用于解决组合优化、搜索和排列问题。
下面将介绍回溯法的几种常见算法框架。
1. 全排列问题:全排列问题是指对给定的一组数字或字符,求出所有可能的排列方式。
回溯法可以通过递归的方式实现。
首先选择一个初始位置,然后从剩余的数字中选择下一个位置,依次类推,直到所有位置都被填满。
当所有位置都填满时,得到一个排列。
随后继续回溯,在上一次选择的位置后面选择下一个数字,直到得到所有的排列。
2. 子集问题:子集问题是指对给定的一组数字或字符,求出所有可能的子集。
回溯法可以通过递归的方式实现。
从给定的集合中选择一个元素,可以选择将其添加到当前正在构建的子集中,也可以选择跳过。
递归地遍历所有可能的选择路径,直到得到所有的子集。
3. 组合问题:组合问题是指在给定的一组数字或字符中,取出若干个元素进行组合,求解出所有不重复的组合方式。
回溯法可以通过递归的方式实现。
从给定的集合中选择一个元素,将其添加到当前正在构建的组合中,然后以当前选择元素的下一个位置为起点,递归地构建后续的组合。
如果当前组合已经满足条件或者已经遍历完所有可能的位置,则回溯到上一次选择的位置,继续尝试其他可能的选择。
4. 搜索问题:搜索问题是指在给定的搜索空间中,找到满足特定条件的解。
回溯法可以通过递归的方式实现。
从初始状态开始,选择一个操作或移动方式,然后递归地探索所有可能的状态转移路径。
每次探索时,进行剪枝操作,排除一些不符合条件的状态。
当找到满足条件的解或搜索空间遍历完时,回溯到上一次选择的位置,继续探索其他可能的路径。
总结:回溯法是一种求解问题的经典算法框架,适用于组合优化、搜索和排列问题。
通过选择和回溯的方式,可以遍历所有可能的解空间,并找到满足特定条件的解。
在实际应用中,可以根据具体问题的特点,选择合适的算法框架和相应的优化策略,以提高算法的效率和准确性。
《算法设计与分析》课程实验报告 (回溯法(二))

《算法设计与分析》课程实验报告实验序号:10实验项目名称:实验十一回溯法(二)一、实验题目1.图的着色问题问题描述:给定无向连通图G和m种不同的颜色。
用这些颜色为图G的各顶点着色,每个顶点着一种颜色。
如果有一种着色法使G中每条边的2个顶点着不同颜色,则称这个图是m可着色的。
图的m着色问题是对于给定图G和m种颜色,找出所有不同的着色法。
2.旅行商问题问题描述:给出一个n个顶点的带权无向图,请寻找一条从顶点1出发,遍历其余顶点一次且仅一次、最后回到顶点1的最小成本的回路——即最短Hamilton回路。
3.拔河比赛问题描述:某公司的野餐会上将举行一次拔河比赛。
他们想把参与者们尽可能分为实力相当的两支队伍。
每个人都必须在其中一只队伍里,两队的人数差距不能超过一人,且两队的队员总体重应该尽量接近。
4.批处理作业调度问题描述:给定n个作业的集合J=(J1,J2, .. Jn)。
每个作业J都有两项任务分别在两台机器上完成。
每个作业必须先由机器1处理,再由机器2处理。
作业i需要机器j的处理时间为tji(i=1,2, ..n; j=1,2)。
对于一个确定的作业调度,设Fji是作业i在机器j上完成处理的时间,则所有作业在机器2上完成处理的时间和,称为该作业调度的完成时间和。
批处理作业调度问题要求,对于给定的n个作业,制定最佳作业调度方案,使其完成时间和达到最小。
二、实验目的(1)通过练习,理解回溯法求解问题的解状态空间树与程序表达的对应关系,熟练掌握排列树、子集树的代码实现。
(2)通过练习,体会减少搜索解空间中节点的方法,体会解的状态空间树的组织及上界函数的选取对搜索的影响。
(3)通过练习,深入理解具体问题中提高回溯算法效率的方法。
(4)(选做题):在掌握回溯法的基本框架后,重点体会具体问题中解的状态空间搜索时的剪枝问题。
三、实验要求(1)每题都必须实现算法、设计测试数据、记录实验结果,并给出时间复杂度分析。
四、实验过程(算法设计思想、源码)1.图的着色问题(1)算法设计思想用邻接矩阵a[i][j]存储无向图,对于每一个顶点有m种颜色可以涂。
回溯法原理

回溯法原理
回溯法是一种用于解决问题的算法,它的核心思想是在解空间中进行深度优先搜索,通过不断地试错和回溯,找到问题的解。
回溯法通常应用于求解组合优化问题、排列组合问题、图论问题等。
回溯法的具体实现过程,一般包括以下几个步骤:
1. 定义问题的解空间:首先需要明确问题的解空间,即指所有可能的解构成的空间。
2. 确定扩展解策略:在解空间中选择一个可行解作为起点,然后通过一定的扩展策略生成新的可行解,这些新的可行解将被加入到搜索树中。
3. 搜索解空间:从起点开始,按照扩展策略不断生成新的可行解,并将这些新的可行解加入到搜索树中,然后深入搜索直到找到问题的解或者搜索完整个解空间。
4. 回溯:如果某个可行解无法继续扩展,或者扩展后发现不合法,那么就需要回溯到上一个可行解,重新选择扩展策略,并继续搜索。
回溯法的优点在于能够找到所有解,但缺点也很明显,就是时间复杂度很高,因为需要搜索整个解空间。
为了减少搜索时间,可以采用一些剪枝技巧,如约束传播、可行性剪枝等。
总之,回溯法是一种通用的求解算法,它的基本思想和实现方式可以应用于各种类型的问题,但要注意在实际应用中需要根据具体问题进行合理的优化和改进。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
实验4回溯法实现一、实验目标:1.熟悉回溯法应用场景及实现的基本方法步骤;2.学会回溯法的实现方法和分析方法:二、实验内容1.旅行售货员问题:当结点数为4,权重矩阵为0110239429340660,求最优路径及开销。
2.0-1背包问题:对于n=5,C=10,vi={6,3,5,4,6},wi={2,2,6,5,4},计算xi及最优价值V。
分别利用动态规划、回溯法和分支限界法解决此问题,比较并分析这三种算法实现!三、实验过程1.源代码旅行售货员问题(回溯法):#include<iostream>using namespace std;class travel //回溯{friend int TSP(int **, int[], int, int);private:void Backtrack(int i);int n, //顶点数*x,*bestx;int **a,cc,bestc,NoEdge;};void S a, int b){int temp;temp = a;a = b;b = temp;return;}void travel::Backtrack(int i){if (i == n){if (a[x[n - 1]][x[n]] != NoEdge && a[x[n]][1] != NoEdge &&(cc + a[x[n - 1]][x[n]] + a[x[n]][1]) < bestc || bestc == NoEdge){for (int j = 1; j <= n; j++) bestx[j] = x[j];bestc = cc + a[x[n - 1]][x[n]] + a[x[n]][1];}}else{for (int j = i; j <= n; j++){if (a[x[i - 1]][j] != NoEdge && a[x[n]][1] != NoEdge&& (cc + a[x[i - 1]][x[j]] < bestc || bestc == NoEdge)) {swap(x[i], x[j]);cc += a[x[i - 1]][x[i]];Backtrack(i + 1);cc -= a[x[i - 1]][x[i]];swap(x[i], x[j]);}}}}int TSP(int** a,int v[], int n, int NoEdge){travel Y;Y.x = new int[n + 1];for (int i = 1; i <= n; i++)Y.x[i] = i;Y.a = a;Y.n = n;Y.bestc = NoEdge;Y.bestx = v; = 0;Y.NoEdge = NoEdge;Y.Backtrack(2);delete[] Y.x;return Y.bestc;}int main(){int const max = 10000;cout << "请输入节点数:" << endl;int n;cin >> n;int *v = new int[n];//保存路径int NoEdge = 0;int **p = new int*[max];for (int i = 0; i < n+1; i++)//生成二维数组p[i] = new int[n+1];cout << "请依次输入各城市之间的路程:" << endl;for (int i = 0; i < n; i++)for (int j = 0; j < n; j++)cin >> p[i+1][j+1];cout << "最短路径长度:" << TSP(p, v, 4, 1000) << endl;cout << "路径为:";for (int i = 1; i < 5; i++)cout << v[i] <<' ';cout << endl;return 0;}运行截图:旅行售货员问题(分支限界法):#include<iostream>using namespace std;#define MAX_CITY_NUMBER 10 //城市最大数目#define MAX_COST 1000 //两个城市之间费用的最大值int City_Graph[MAX_CITY_NUMBER][MAX_CITY_NUMBER];//表示城市间边权重的数组int City_Size; //表示实际输入的城市数目int Best_Cost; //最小费用int Best_Cost_Path[MAX_CITY_NUMBER];//结点typedef struct Node {int lcost; //优先级int cc; //当前费用int rcost; //剩余所有结点的最小出边费用的和int s; //当前结点的深度,也就是它在解数组中的索引位置int x[MAX_CITY_NUMBER]; //当前结点对应的路径struct Node* pNext; //指向下一个结点}Node;//堆typedef struct MiniHeap {Node* pHead; //堆的头}MiniHeap;//初始化void InitMiniHeap(MiniHeap* pMiniHeap) {pMiniHeap->pHead = new Node;pMiniHeap->pHead->pNext = NULL;}//入堆void put(MiniHeap* pMiniHeap, Node node) {Node* next;Node* pre;Node* pinnode = new Node; //将传进来的结点信息copy一份保存//这样在函数外部对node的修改就不会影响到堆了pinnode->cc = ;pinnode->lcost = node.lcost;pinnode->pNext = node.pNext;pinnode->rcost = node.rcost;pinnode->s = node.s;pinnode->pNext = NULL;for (int k = 0; k<City_Size; k++) {pinnode->x[k] = node.x[k];}pre = pMiniHeap->pHead;next = pMiniHeap->pHead->pNext;if (next == NULL) {pMiniHeap->pHead->pNext = pinnode;}else {while (next != NULL) {if ((next->lcost) >(pinnode->lcost)) { //发现一个优先级大的,则置于其前面pinnode->pNext = pre->pNext;pre->pNext = pinnode;break; //跳出}pre = next;next = next->pNext;}pre->pNext = pinnode; //放在末尾}}//出堆Node* RemoveMiniHeap(MiniHeap* pMiniHeap) {Node* pnode = NULL;if (pMiniHeap->pHead->pNext != NULL) {pnode = pMiniHeap->pHead->pNext;pMiniHeap->pHead->pNext = pMiniHeap->pHead->pNext->pNext;}return pnode;}//分支限界法找最优解void Traveler() {int i, j;int temp_x[MAX_CITY_NUMBER];Node* pNode = NULL;int miniSum; //所有结点最小出边的费用和int miniOut[MAX_CITY_NUMBER];//保存每个结点的最小出边的索引MiniHeap* heap = new MiniHeap; //分配堆InitMiniHeap(heap); //初始化堆miniSum = 0;for (i = 0; i<City_Size; i++) {miniOut[i] = MAX_COST; //初始化时每一个结点都不可达for (j = 0; j<City_Size; j++) {if (City_Graph[i][j]>0 && City_Graph[i][j]<miniOut[i]) {//从i到j可达,且更小miniOut[i] = City_Graph[i][j];}}if (miniOut[i] == MAX_COST) {// i 城市没有出边Best_Cost = -1;return;}miniSum += miniOut[i];}for (i = 0; i<City_Size; i++) { //初始化的最优路径就是把所有结点依次走一遍Best_Cost_Path[i] = i;}Best_Cost = MAX_COST; //初始化的最优费用是一个很大的数pNode = new Node; //初始化第一个结点并入堆pNode->lcost = 0; //当前结点的优先权为0 也就是最优pNode->cc = 0; //当前费用为0(还没有开始旅行)pNode->rcost = miniSum; //剩余所有结点的最小出边费用和就是初始化的miniSumpNode->s = 0; //层次为0pNode->pNext = NULL;for (int k = 0; k<City_Size; k++) {pNode->x[k] = Best_Cost_Path[k]; //第一个结点所保存的路径也就是初始化的路径}put(heap, *pNode); //入堆while (pNode != NULL && (pNode->s) < City_Size - 1) {//堆不空不是叶子for (int k = 0; k<City_Size; k++) {Best_Cost_Path[k] = pNode->x[k]; //将最优路径置换为当前结点本身所保存的}/** * pNode 结点保存的路径中的含有这条路径上所有结点的索引* * x路径中保存的这一层结点的编号就是x[City_Size-2]* * 下一层结点的编号就是x[City_Size-1]*/if ((pNode->s) == City_Size - 2) { //是叶子的父亲int edge1 = City_Graph[(pNode->x)[City_Size - 2]][(pNode->x)[City_Size - 1]];int edge2 = City_Graph[(pNode->x)[City_Size - 1]][(pNode->x)[0]];if (edge1 >= 0 && edge2 >= 0 && (pNode->cc + edge1 + edge2) < Best_Cost) {//edge1 -1 表示不可达//叶子可达起点费用更低Best_Cost = pNode->cc + edge1 + edge2;pNode->cc = Best_Cost;pNode->lcost = Best_Cost; //优先权为Best_CostpNode->s++; //到达叶子层}}else { //内部结点for (i = pNode->s; i<City_Size; i++) { //从当前层到叶子层if (City_Graph[pNode->x[pNode->s]][pNode->x[i]] >= 0) { //可达//pNode的层数就是它在最优路径中的位置int temp_cc = pNode->cc + City_Graph[pNode->x[pNode->s]][pNode->x[i]];int temp_rcost = pNode->rcost - miniOut[pNode->x[pNode->s]];//下一个结点的剩余最小出边费用和//等于当前结点的rcost减去当前这个结点的最小出边费用if (temp_cc + temp_rcost<Best_Cost) { //下一个结点的最小出边费用和小于当前的最优解,说明可能存在更优解for (j = 0; j<City_Size; j++) { //完全copy路径,以便下面修改temp_x[j] = Best_Cost_Path[j];}temp_x[pNode->x[pNode->s + 1]] = Best_Cost_Path[i];//将当前结点的编号放入路径的深度为s+1的地方temp_x[i] = Best_Cost_Path[pNode->s + 1];//将原路//径中的深度为s+1的结点编号放入当前路径的//相当于将原路径中的的深度为i的结点与深度W为s+1的结点交换Node* pNextNode = new Node;pNextNode->cc = temp_cc;pNextNode->lcost = temp_cc + temp_rcost;pNextNode->rcost = temp_rcost;pNextNode->s = pNode->s + 1;pNextNode->pNext = NULL;for (int k = 0; k<City_Size; k++) {pNextNode->x[k] = temp_x[k];}put(heap, *pNextNode);delete pNextNode;}}}}pNode = RemoveMiniHeap(heap);}for (int k = 0; k<City_Size; k++) {//复制路径Best_Cost_Path[k] = temp_x[k];}}int main() {cout << "请输入节点数:" << endl;cin >> City_Size;cout << "请依次输入各城市之间的距离" << endl;for (int i = 0; i < City_Size; i++)for (int j = 0; j < City_Size; j++){cin >> City_Graph[i][j];if (City_Graph[i][j] == 0)City_Graph[i][j] = 1000;}Traveler();cout <<"最短路径长度:" <<Best_Cost << endl;cout << "路径为:";for (int i = 0; i < 4; i++)cout << Best_Cost_Path[i]+1 << ' ';return 0;}运行截图:0-1背包问题(动态规划):#include<iomanip>#include<iostream>using namespace std;void knapsack(int v[], int *w, int c, int n, int**m) {int jmax = min(w[n] - 1, c); //1) 仅可选物品n时,容量为j的子问题的最优值for (int j = 0; j <= jmax; j++) m[n][j] = 0; //注意j为整数for (int j = w[n]; j <= c; j++) m[n][j] = v[n];for (int i = n - 1; i>0; i--) { //2) 逐步增加物品数至n及容量至cjmax = min(w[i] - 1, c); //仅可选物品i时,容量为j的子问题的最优值for (int j = 0; j <= jmax; j++) m[i][j] = m[i + 1][j];for (int j = w[i]; j <= c; j++) m[i][j] = max(m[i + 1][j], m[i + 1][j - w[i]] + v[i]);}m[1][c] = m[2][c]; //处理物品1,最后一件的边界情况if (c >= w[1]) m[1][c] = max(m[1][c], m[2][c - w[1]] + v[1]); }void traceback(int **m, int *w, int c, int n, int *x){for (int i = 1; i<n; i++) {if (m[i][c] == m[i + 1][c])x[i] = 0; //二者相等说明物品i不装入else {x[i] = 1;c = c - w[i];}x[n] = (m[n][c]) ? 1 : 0;}}int max(int a, int b){return a > b ? a : b;}int min(int a, int b){return a > b ? b : a;}int main(){int n, c;cout << "请输入物品数:" << endl;cin >> n;cout << "请输入背包容量:" << endl;cin >> c;int *v = new int[n + 1];int *w = new int[n + 1];cout << "请输入物品重量数组:" << endl;for (int i = 1; i < n + 1; i++)cin >> w[i];cout << "请输入物品价值数组:" << endl;for (int i = 1; i < n + 1; i++)cin >> v[i];int **p = new int*[n + 1];//子问题最优解for (int i = 1; i < n + 1; i++)p[i] = new int[c+1];int *x = new int[n + 1];knapsack(v, w, c, n, p);traceback(p, w, c, n, x);cout << "m(i,j):" << endl;for (int i = 5; i > 0; i--){for (int j = 0; j < 11; j++)cout <<setw(2)<< p[i][j] << ' ';cout << endl;}cout << "xi = ";for (int i = 1; i < 6; i++)cout << x[i] << ' ';cout << endl;cout << "V=" << p[1][c] << endl;for (int i = 1; i < n + 1; i++)//delete delete p[i];delete p;delete v, w;return 0;}运行截图:0-1背包问题(回溯法)#include<iostream>using namespace std;int n, c, bestp; //物品的个数,背包的容量,最大价值int p[10000], w[10000], x[10000], bestx[10000]; //物品的价值,物品的重量,x[i]暂存物品的选中情况,物品的选中情况void Backtrack(int i, int cp, int cw){ //cw当前包内物品重量,cp当前包内物品价值int j;if (i>n) //回溯结束{if (cp>bestp){bestp = cp;for (i = 0; i <= n; i++) bestx[i] = x[i];}}elsefor (j = 0; j <= 1; j++){x[i] = j;if (cw + x[i] * w[i] <= c){cw += w[i] * x[i];cp += p[i] * x[i];Backtrack(i + 1, cp, cw);cw -= w[i] * x[i];cp -= p[i] * x[i];}}}int main(){int i;bestp = 0;cout << "请输入物品数:" << endl;;cin >> n;cout << "请输入背包容量:" << endl;cin >> c;cout << "请输入物品重量数组:" << endl;;for (i = 1; i <= n; i++)cin >> w[i];cout << "请输入物品价值数组:" << endl;for (i = 1; i <= n; i++)cin >> p[i];Backtrack(1, 0, 0);cout << "V = "<< bestp << endl;cout << "xi = ";for (i = 1; i <= n; i++)cout << bestx[i] << ' ';cout << endl;system("pause");return 0;}运行截图:0-1背包问题(分支限界法):#include <iostream>using namespace std;class Object {friend int Knapsack(int *, int *, int, int, int *); public:int operator <= (Object a) const {return (d >= a.d);}private:int ID; //物品编号float d; //单位重量价值};class bbnode {friend class Knap;friend int Knapsack(int *, int *, int, int, int *);private:bbnode * parent; //指向父节点的指针int LChild; //如果是左儿子结点取1,也即说明该物品已装进背包};class HeapNode {friend class Knap;friend class MaxHeap;public:operator int()const { return uprofit; };private:int uprofit, //结点的价值上界profit; //结点所相应的价值int weight; //结点所相应的重量int level; //活结点在子集树中所处的层序号bbnode *ptr; //指向该活结点在子集树中相应结点的指针};class MaxHeap {public:MaxHeap(int maxElem){HeapElem = new HeapNode*[maxElem + 1]; //下标为0的保留capacity = maxElem;size = 0;}void InsertMax(HeapNode *newNode);HeapNode DeleteMax(HeapNode* &N);private:int capacity;int size;HeapNode **HeapElem;};//0-1背包问题的主类class Knap {//Knapsack主函数功能:解决初始化、求解最优值和最优解、回收内存friend int Knapsack(int *, int *, int, int, int *);public:int MaxKnapsack();private:MaxHeap * H;//Bound辅助Maxknapsack函数:计算结点价值上界int Bound(int i);//AddLiveNode辅助Maxknapsack函数:将活结点插入子集树和优先队列中void AddLiveNode(int up, int cp, int cw, int ch, int level);bbnode *E; //指向扩展结点的指针int c; //背包容量int n; //物品总数int *w; //物品重量数组(以单位重量价值降序)int *p; //物品价值数组(以单位重量价值降序)int cw; //当前装包重量int cp; //当前装包价值int *bestx; //最优解};void MaxHeap::InsertMax(HeapNode *newNode){//极端情况下暂未考虑,比如堆容量已满等等int i = 1;for (i = ++size; i / 2 > 0 && HeapElem[i / 2]->uprofit < newNode->uprofit;i /= 2){HeapElem[i] = HeapElem[i / 2];}HeapElem[i] = newNode;}HeapNode MaxHeap::DeleteMax(HeapNode *&N){//极端情况下暂未考虑if (size >0){N = HeapElem[1];//从堆顶开始调整int i = 1;while (i < size){if (((i * 2 + 1) <= size) && HeapElem[i * 2]->uprofit > HeapElem[i * 2 + 1]->uprofit){HeapElem[i] = HeapElem[i * 2];i = i * 2;}else{if (i * 2 <= size){HeapElem[i] = HeapElem[i * 2];i = i * 2;}elsebreak;}}if (i < size)HeapElem[i] = HeapElem[size];}size--;return *N;}int Knap::MaxKnapsack(){H = new MaxHeap(1000);bestx = new int[n + 1];//初始化,为处理子集树中的第一层做准备,物品i处于子集树中的第i层int i = 1; //生成子集树中的第一层的结点E = 0; //将首个扩展点设置为null,也就是物品1的父节点cw = 0;cp = 0;int bestp = 0; //当前最优值int up = Bound(1); // 选取物品1之后的价值上界//当选择左儿子结点时,上界约束up不用关心,重量约束wt需要考虑。