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题目描述

有 $N$ 种物品和一个容量是 $V$ 的背包。

第 $i$ 种物品最多有 $s_i$ 件，每件体积是 $v_i$，价值是 $w_i$。

求解将哪些物品装入背包，可使物品体积总和不超过背包容量，且价值总和最大。
输出最大价值。

输入格式

第一行两个整数，$N，V$ $(0 \lt N \le 1000$, $0 \lt V \le 20000)$，用空格隔开，分别表示物品种数和背包容积。

接下来有 $N$ 行，每行三个整数 $v_i, w_i, s_i$，用空格隔开，分别表示第 $i$ 种物品的体积、价值和数量。

输出格式

输出一个整数，表示最大价值。

数据范围

$0 \lt N \le 1000$
$0 \lt V \le 20000$
$0 \lt v_i, w_i, s_i \le 20000$

提示

本题考查多重背包的单调队列优化方法。

输入样例

4 5
1 2 3
2 4 1
3 4 3
4 5 2

输出样例：

10

思路

本题为DP问题，可以使用闫氏DP分析法解题。

DP：

dp[i][j] 表示将前 i 种物品放入容量为 j 的背包中所得到的最大价值
dp[i][j] = max(不放入物品 i，放入1个物品 i，放入2个物品 i, ... , 放入k个物品 i)
这里 k 要满足：k <= s, j - k*v >= 0

不放物品  i = dp[i-1][j]
放k个物品 i = dp[i-1][j - k*v] + k*w

dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i-1][j-v] + w, dp[i-1][j-2*v] + 2*w,..., dp[i-1][j-k*v] + k*w)
实际上我们并不需要二维的dp数组，适当的调整循环条件，我们可以重复利用dp数组来保存上一轮的信息

我们令 dp[j] 表示容量为j的情况下，获得的最大价值
那么，针对每一类物品 i ，我们都更新一下 dp[m] --> dp[0] 的值，最后 dp[m] 就是一个全局最优值

dp[m] = max(dp[m], dp[m-v] + w, dp[m-2*v] + 2*w, dp[m-3*v] + 3*w, ...)

接下来，我们把 dp[0] --> dp[m] 写成下面这种形式
dp[0], dp[v],   dp[2*v],   dp[3*v],   ... , dp[k*v]
dp[1], dp[v+1], dp[2*v+1], dp[3*v+1], ... , dp[k*v+1]
dp[2], dp[v+2], dp[2*v+2], dp[3*v+2], ... , dp[k*v+2]
...
dp[j], dp[v+j], dp[2*v+j], dp[3*v+j], ... , dp[k*v+j]

显而易见，m 一定等于 k*v + j，其中  0 <= j < v
所以，我们可以把 dp 数组分成 j 个类，每一类中的值，都是在同类之间转换得到的
也就是说，dp[k*v+j] 只依赖于 { dp[j], dp[v+j], dp[2*v+j], dp[3*v+j], ... , dp[k*v+j] }

因为我们需要的是{ dp[j], dp[v+j], dp[2*v+j], dp[3*v+j], ... , dp[k*v+j] } 中的最大值，
可以通过维护一个单调队列来得到结果。这样的话，问题就变成了 j 个单调队列的问题

所以，我们可以得到
dp[j]    =     dp[j]
dp[j+v]  = max(dp[j] +  w,  dp[j+v])
dp[j+2v] = max(dp[j] + 2w,  dp[j+v] +  w, dp[j+2v])
dp[j+3v] = max(dp[j] + 3w,  dp[j+v] + 2w, dp[j+2v] + w, dp[j+3v])
...
但是，这个队列中前面的数，每次都会增加一个 w ，所以我们需要做一些转换

dp[j]    =     dp[j]
dp[j+v]  = max(dp[j], dp[j+v] - w) + w
dp[j+2v] = max(dp[j], dp[j+v] - w, dp[j+2v] - 2w) + 2w
dp[j+3v] = max(dp[j], dp[j+v] - w, dp[j+2v] - 2w, dp[j+3v] - 3w) + 3w
...
这样，每次入队的值是 dp[j+k*v] - k*w

单调队列问题，最重要的两点
1）维护队列元素的个数，如果不能继续入队，弹出队头元素
2）维护队列的单调性，即：尾值 >= dp[j + k*v] - k*w

本题中，队列中元素的个数应该为 s+1 个，即 0 -- s 个物品 i

$AC$ $Code$:

$C++$

#include <iostream>
#include <cstring>

using namespace std;

const int N = 20010;

int n, m;
int f[N], g[N], q[N];

int main()
{
    cin >> n >> m;
    for (int i = 0; i < n; i ++ )
    {
        int v, w, s;
        cin >> v >> w >> s;
        memcpy(g, f, sizeof(f));
        for (int j = 0; j < v; j ++ )
        {
            int hh = 0, tt = -1;
            for (int k = j; k <= m; k += v)
            {
                if (hh <= tt && q[hh] < k - s * v) hh ++ ;
                if (hh <= tt) f[k] = max(f[k], g[q[hh]] + (k - q[hh]) / v * w);
                while (hh <= tt && g[q[tt]] - (q[tt] - j) / v * w <= g[k] - (k - j) / v * w) tt -- ;
                q[ ++ tt] = k;
            }
        }   
    }

    cout << f[m] << endl;

    return 0;
}

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