hello-algo/zh-hant/codes/ruby/chapter_dynamic_programming/knapsack.rb
Yudong Jin 3f4220de81
Bug fixes and improvements (#1380)
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2024-05-31 16:39:06 +08:00

99 lines
2.9 KiB
Ruby

=begin
File: knapsack.rb
Created Time: 2024-05-29
Author: Xuan Khoa Tu Nguyen (ngxktuzkai2000@gmail.com)
=end
### 0-1 背包:暴力搜尋 ###
def knapsack_dfs(wgt, val, i, c)
# 若已選完所有物品或背包無剩餘容量,則返回價值 0
return 0 if i == 0 || c == 0
# 若超過背包容量,則只能選擇不放入背包
return knapsack_dfs(wgt, val, i - 1, c) if wgt[i - 1] > c
# 計算不放入和放入物品 i 的最大價值
no = knapsack_dfs(wgt, val, i - 1, c)
yes = knapsack_dfs(wgt, val, i - 1, c - wgt[i - 1]) + val[i - 1]
# 返回兩種方案中價值更大的那一個
[no, yes].max
end
### 0-1 背包:記憶化搜尋 ###
def knapsack_dfs_mem(wgt, val, mem, i, c)
# 若已選完所有物品或背包無剩餘容量,則返回價值 0
return 0 if i == 0 || c == 0
# 若已有記錄,則直接返回
return mem[i][c] if mem[i][c] != -1
# 若超過背包容量,則只能選擇不放入背包
return knapsack_dfs_mem(wgt, val, mem, i - 1, c) if wgt[i - 1] > c
# 計算不放入和放入物品 i 的最大價值
no = knapsack_dfs_mem(wgt, val, mem, i - 1, c)
yes = knapsack_dfs_mem(wgt, val, mem, i - 1, c - wgt[i - 1]) + val[i - 1]
# 記錄並返回兩種方案中價值更大的那一個
mem[i][c] = [no, yes].max
end
### 0-1 背包:動態規劃 ###
def knapsack_dp(wgt, val, cap)
n = wgt.length
# 初始化 dp 表
dp = Array.new(n + 1) { Array.new(cap + 1, 0) }
# 狀態轉移
for i in 1...(n + 1)
for c in 1...(cap + 1)
if wgt[i - 1] > c
# 若超過背包容量,則不選物品 i
dp[i][c] = dp[i - 1][c]
else
# 不選和選物品 i 這兩種方案的較大值
dp[i][c] = [dp[i - 1][c], dp[i - 1][c - wgt[i - 1]] + val[i - 1]].max
end
end
end
dp[n][cap]
end
### 0-1 背包:空間最佳化後的動態規劃 ###
def knapsack_dp_comp(wgt, val, cap)
n = wgt.length
# 初始化 dp 表
dp = Array.new(cap + 1, 0)
# 狀態轉移
for i in 1...(n + 1)
# 倒序走訪
for c in cap.downto(1)
if wgt[i - 1] > c
# 若超過背包容量,則不選物品 i
dp[c] = dp[c]
else
# 不選和選物品 i 這兩種方案的較大值
dp[c] = [dp[c], dp[c - wgt[i - 1]] + val[i - 1]].max
end
end
end
dp[cap]
end
### Driver Code ###
if __FILE__ == $0
wgt = [10, 20, 30, 40, 50]
val = [50, 120, 150, 210, 240]
cap = 50
n = wgt.length
# 暴力搜尋
res = knapsack_dfs(wgt, val, n, cap)
puts "不超過背包容量的最大物品價值為 #{res}"
# 記憶化搜尋
mem = Array.new(n + 1) { Array.new(cap + 1, -1) }
res = knapsack_dfs_mem(wgt, val, mem, n, cap)
puts "不超過背包容量的最大物品價值為 #{res}"
# 動態規劃
res = knapsack_dp(wgt, val, cap)
puts "不超過背包容量的最大物品價值為 #{res}"
# 空間最佳化後的動態規劃
res = knapsack_dp_comp(wgt, val, cap)
puts "不超過背包容量的最大物品價值為 #{res}"
end