C++实现背包问题动态规划 _ 01背包与完全背包代码【源码】

陌枫君_1840

陌枫君_1840

2026-04-08

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原创

01背包二维dp需声明dpn+1,dp0和dpi均初始化为0;完全背包与01背包区别仅在内层j循环方向:升序为完全背包(可重复选),降序为01背包(只选一次)。

c++实现背包问题动态规划 _ 01背包与完全背包代码【源码】

01背包:二维DP数组怎么初始化才不会越界

二维DP解法最稳妥的初始化方式是让 dp[i][j] 表示「前 i 个物品、容量为 j 时的最大价值」,此时必须声明 dp[n+1][W+1](n为物品数,W为背包容量),否则访问 dp[i-1][...] 会越界。

常见错误是把数组开成 dp[n][W] 然后循环从 i=0 开始,导致 dp[i-1] 访问非法内存;或者忘记初始化边界——dp[0][j] 全为 0(没物品当然没价值),dp[i][0] 也全为 0(容量为0装不下任何东西)。

关键细节:

  • 物品索引从 0 开始,但 DP 状态 i 对应前 i 个物品,所以遍历物品时用 weights[i-1] 和 values[i-1]
  • 内层 j 循环必须从 0 到 W(含),不能只到 W−1
  • 状态转移只依赖上一行,可空间优化,但初学建议先写清楚二维逻辑

完全背包:内层循环方向决定是“每种物品无限用”还是“只用一次”

完全背包和01背包代码长得几乎一样,唯一区别就在内层容量循环的方向:升序即完全背包,降序即01背包。这是因为升序时 dp[j - w] 可能已是本轮更新过的值,意味着当前物品可以重复选;而降序保证用的是上一轮的旧值,等效于只选一次。

容易踩的坑:

  • 误以为只要改了循环方向就自动支持“无限”,其实前提是物品数组不重复传入、且状态定义仍是「前i个物品」
  • 没有预判 j - w 的情况,导致数组下标负数——应在循环内加 <code>if (j >= w) 判断
  • 用 int dp[W+1] 但未初始化为 0,残留垃圾值影响结果

示例片段(完全背包核心循环):

C++14
C++14

C++14 对 C++11 的修正与增强版本,适合旧系统维护和较老工具链兼容。

下载
for (int i = 0; i <h3>空间优化后如何还原具体选了哪些物品</h3><p>一维DP省空间,但丢掉了「逐行决策」信息,无法直接回溯路径。如果需要输出方案(比如打印选了哪几个物品),必须保留二维数组,或额外维护一个 <code>choice[i][j]</code> 数组记录决策(选/不选),或者用滚动数组+路径压缩技巧。</p><p>更实用的做法是:空间允许时直接用二维 <code>dp[i][j]</code>,回溯时从 <code>dp[n][W]</code> 倒推:</p>
  • 若 dp[i][j] == dp[i-1][j],说明第 i 个物品没选
  • 否则它被选中,跳转到 dp[i-1][j - weights[i-1]]

注意:回溯用的是原始二维DP值,不是一维优化后的数组;而且完全背包的路径还原更复杂,因为同一物品可能被选多次,需用循环计数而非简单布尔判断。

输入数据含负权重或负价值时,标准DP会崩

所有上述代码都默认重量和价值非负。一旦出现负重量(比如某种“反向占用空间”的道具),或负价值(比如带惩罚的任务),dp[j - w] 下标可能越界,且最大值定义失效——此时不能再用常规背包DP,得转为其他模型(如转化为图上的最长路、或加偏移量做坐标平移)。

实际项目中更常见的问题是:重量或价值过大导致 int 溢出,尤其是价值累加后超 INT_MAX。解决方案包括:

  • 用 long long 存 DP 值(但注意空间翻倍)
  • 若只关心是否可达(而非最大价值),改用 bool dp[W+1] 做可行性判断
  • 对价值极大但数量少的情况,可交换状态定义:以价值为维度,求最小重量

别在没校验输入范围时,就直接套用模板代码跑真实数据。

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