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PHP实现动态规划之背包问题

事情原由

由于我司举办一个算法编程大赛,随机抽签下面图片的算法题目,想了一段时间记起之前在书(算法图解)上有一个算法比较符合,那就是动态规划中的“背包问题”。

背包问题(Knapsack problem)是一种组合优化的NP完全问题。问题可以描述为:给定一组物品,每种物品都有自己的重量和价格,在限定的总重量内,我们如何选择,才能使得物品的总价格最高。

如何选择最合适的物品放置于给定背包中,与我们的题目相符合,所以这次我们使用的是“0-1背包问题”,用我们这次的题目进行代入,“总人数” 等价于 “背包”,“物品” 等价于 “工单类型”,物品的重量就是所需人数。

补充:

背包问题解法延伸问题有三个:无界背包问题、0-1背包问题、二次背包问题 (不做详细延伸,只需我们使用的)

算法题目如下

554d7665af17098d4155de2f5b06828.png

动态规划所处理的问题是一个多阶段决策问题,一般由初始状态开始,通过对中间阶段决策的选择,达到结束状态。这些决策形成了一个决策序列,同时确定了完成整个过程的一条活动路线(通常是求最优的活动路线)。动态规划的设计都有着一定的模式,一般要经历以下几个步骤。

初始状态→│决策1│→│决策2│→…→│决策n│→结束状态

动态规划解题公式:

f(n,m)=max{f(n-1,m),f(n-1,m-w[n])+P(n,m)}

● 横向m(总人数),纵向n(4辆车做的工单类型)

● f(n-1,m) ==> (决策1)上一个工单类型对应的技师人数,做的工单利润

● P(n,m) ==> (决策2)当前工单类型对应的技师人数,做的工单利润

● f(n-1,m-w[n]) ==> 用减去当前工单所需人数,在上一个决策中对应人数的利润

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所以最优解的答案是:决策n中五个技师中对应的值,1799元

PostMan提交参数:

people:5carDetail[0][technician]:2carDetail[0][amount]:49carDetail[0][type]:全车安检carDetail[1][technician]:2carDetail[1][amount]:499carDetail[1][type]:深度诊断carDetail[2][technician]:3carDetail[2][amount]:1300carDetail[2][type]:二手车检测carDetail[3][technician]:1carDetail[3][amount]:10carDetail[3][type]:空调专项检测

解答方式一:动态规划

<?php// 动态规划error_reporting(E_ALL ^ E_NOTICE);$t1 = microtime(true);class bestMatch{    public function getMethod($postData)    {        $peopleArr = $gainArr = $nameArr = [0];        foreach ($postData['carDetail'] as $val) {            // 初始化各个套餐:所需人数、利润和套餐名称数组            $peopleArr[] = $val['technician'];            $gainArr[] = $val['amount'];            $nameArr[] = $val['type'];        }        // 获取人数总数(背包)        $totalPeople = $postData['people'];        // 做检测单数        $items = count($peopleArr);        // 利润列表 - 初始状态        $cacheMap[] = array_fill(1, $items, 0);        // 套餐列表 - 初始状态        $cacheMapName[] = array_fill(1, $items, '');        //中间的各种决策(依次放入物品a,b,c,d,e)        // 第一个循环是总人数        for($i = 1; $i <= $totalPeople; $i++)        {            // 第二个循环是套餐            for($j = 1; $j < $items; $j++)            {                $requiredPeople = $peopleArr[$j];                $gain = $gainArr[$j];                $name = $nameArr[$j];                // 上一行坐标数                $preLine = $j-1;                $prevGain = $cacheMap[$preLine][$i];                $prevName = $cacheMapName[$preLine][$i];                if($requiredPeople > $i)                {                    $cacheMap[$j][$i] = $prevGain;                    $cacheMapName[$j][$i] = $prevName;                }                else                {                    // 剩余价值                    if ($i-$requiredPeople >= 0) {                        $surplusPeople = $i-$requiredPeople;                        $surplusGain = $cacheMap[$preLine][$surplusPeople];                        $surplusName = $cacheMapName[$preLine][$surplusPeople];                    }else {                        $surplusGain = 0;                        $surplusName = '';                    }                    $nowTotalGain = $gain + $surplusGain;                    $cacheMap[$j][$i] = max($prevGain, $nowTotalGain);                    if ($prevGain > $nowTotalGain) {                        $cacheMapName[$j][$i] = $prevName;                    }else{                        $cacheMapName[$j][$i] = $name.'+'.$surplusName;                    }                }            }        }        $actual = count($postData['carDetail']);        return [            'maxMatch' => $cacheMap[$actual][$totalPeople],            'maxMatchName' => trim($cacheMapName[$actual][$totalPeople],'+')        ];    }}$bestMatch = new bestMatch;if (empty($_POST) || isset($_POST['people']) && $_POST['people'] > 0) {    die('提交参数有误');}$res = $bestMatch->getMethod($_POST);$t2 = microtime(true);echo '动态规划: '.'<br/>';echo '最佳金额: '.$res['maxMatch'].'<br/>';echo '最佳套餐搭配: '.$res['maxMatchName'].'<br/>';echo '耗时'.round($t2-$t1,7).'秒'.'<br/>' ;echo '消耗内存: ' . memory_get_usage().'字节'.'<br/>' ;

解答方式二:递归

<?php// 递归查询error_reporting(E_ALL ^ E_NOTICE);$t1 = microtime(true);class optimal{    public function getSortList($array,$index = 0,$up =0,&$result =[])    {        for ($i=$index; $i < count($array); $i++) {            if($index > 0 ){                $value['name'] = $up['name'].'+'.$array[$i]['type'];                $value['amount'] = bcadd($up['amount'],$array[$i]['amount']);                $value['technician'] = bcadd($up['technician'],$array[$i]['technician']);            }else{                $value['name'] = $array[$i]['type'];                $value['amount'] = bcadd($array[$i]['amount'],0);                $value['technician'] = bcadd($array[$i]['technician'],0);            }            $result[]  = $value;            $this->getSortList($array,$i+1,$value,$result);        }        return $result ;    }    public function getMethod($postData)    {        $people = $postData['people'];        $carDetail = $postData['carDetail'];        $allResult = $this->getSortList($carDetail);        $bestMatch = [];        foreach ($allResult as $val) {            if ($val['technician'] <= $people) {                if ($bestMatch) {                    if ($val['amount'] > $bestMatch['amount']) {                        $bestMatch = $val;                    }                }else{                    $bestMatch = $val;                }            }        }        return $bestMatch;    }}$optimal = new optimal();if (empty($_POST) || isset($_POST['people']) && $_POST['people'] > 0) {    die('提交参数有误');}$bestMatch = $optimal->getMethod($_POST);$t2 = microtime(true);echo '递归查询: '.'<br/>';echo '最佳金额: '.$bestMatch['amount'].'<br/>';echo '最佳套餐搭配: '.$bestMatch['name'].'<br/>';echo '耗时'.round($t2-$t1,7).'秒'.'<br/>' ;echo '消耗内存: ' . memory_get_usage().'字节'.'<br/>' ;

以上就是PHP实现动态规划之背包问题的详细内容,更多请关注求知技术网其它相关文章!

文章来源:智云一二三科技

文章标题:PHP实现动态规划之背包问题

文章地址:https://www.zhihuclub.com/3812.shtml

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