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背包算法英文解釋翻譯、背包算法的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯:

【計】 knapsack algorithm

分詞翻譯:

背包的英語翻譯:

knapsack; pack

算法的英語翻譯:

algorithm; arithmetic
【計】 ALG; algorithm; D-algorithm; Roth's D-algorithm
【化】 algorithm
【經】 algorithm

專業解析

背包算法(Knapsack Algorithm)是組合優化領域的經典問題,其核心目标是在限定重量約束下,從一組物品中選擇總價值最大的子集。該問題名稱源于現實場景中“用有限容量的背包裝最有價值物品”的決策需求。

一、基礎定義與分類

  1. 0-1背包問題:每個物品僅能選擇一次(選或不選),數學模型為:

    $$max sum_{i=1}^n v_i xi quad text{s.t.} quad sum{i=1}^n w_i x_i leq W,x_i in {0,1}$$

    其中(v_i)為價值,(w_i)為重量,(W)為背包容量。

  2. 完全背包問題:物品可重複選取,適用于資源無限制的場景,如貨币找零問題。

二、算法實現原理

動态規劃是解決背包問題的核心方法。以0-1背包為例,定義二維數組(dp[i][j])表示前(i)個物品在容量(j)下的最大價值,遞推公式為:

$$dp[i][j] = max(dp[i-1][j],dp[i-1][j-w_i] + v_i)$$

時間複雜度為(O(nW)),空間複雜度可通過滾動數組優化。

三、實際應用場景

  1. 資源分配:雲計算中的任務調度、投資組合優化。
  2. 密碼學:背包公鑰加密系統(如Merkle-Hellman算法)利用背包問題的NP難特性設計加密方案。

參考文獻

  1. Cormen, T. H. 等,《算法導論》(MIT Press)
  2. Wikipedia, "Knapsack problem", https://en.wikipedia.org/wiki/Knapsack_problem
  3. Papadimitriou, C. H., 《計算複雜性理論》(Addison-Wesley)

網絡擴展解釋

背包算法主要涉及兩個領域的含義,需根據上下文區分理解:

一、動态規劃中的背包問題(經典組合優化算法)

這是計算機算法領域的核心問題,用于解決資源分配的最優解。

  1. 問題定義
    給定容量為V的背包和N件物品,每件物品有重量$c_i$和價值$w_i$。目标是在不超過背包容量的前提下,選擇物品使總價值最大。每個物品隻能選或不選(即0-1背包問題)。

  2. 核心狀态轉移方程
    定義$f[i][v]$為前i件物品放入容量v背包的最大價值,其遞推公式為: $$ f[i][v] = max{ f[i-1][v], f[i-1][v-c_i] + w_i } $$ 該方程通過比較"不選當前物品"與"選當前物品"兩種情況得出最優解。

  3. 空間優化技巧
    通過逆序遍曆背包容量,可将二維數組壓縮為一維數組,空間複雜度從$O(NV)$降為$O(V)$。優化後的僞代碼如下:

    dp = *(V+1)
    for i in 1..N:
    for v in V..c_i:
    dp[v] = max(dp[v], dp[v-c_i] + w_i)

二、密碼學中的背包加密算法

由Merkle和Hellman于1978年提出的公鑰加密體系,其特點包括:

擴展說明

動态規劃背包問題還有多種變體:完全背包(物品無限)、多重背包(數量限制)等。實際應用場景包括投資決策、資源調度、DNA序列比對等需要最優組合的領域。

如需具體代碼實現或數學證明細節,可參考CSDN文庫的《背包算法全面解析》或博客園相關技術文章。

分類

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