public void Calc(Good[] goods)
{
_goods = goods;
_matrix = new int[_maxWeight + 1, _goodsCount]; //Реализуем массив функции
//Реализуем алгоритм Беллмана
for (int weight = 1; weight <= _maxWeight; weight++) // Загружаем рюкзак если его вместимость = Weight
for (int i = 1; i < _goodsCount; i++) // берем предметы с 1 по goodsCount
//если вес предмета больше Weight, или предыдущий набор лучше выбираемого
if (goods[i].Weight > weight)
{
_matrix[weight, i] = _matrix[weight, i - 1]; //тогда берем предыдущий набор
goods[i].IsTaken = false;
}
else if (_matrix[weight, i - 1] >= (_matrix[weight - goods[i].Weight, i - 1] + goods[i].Price))
{
_matrix[weight, i] = _matrix[weight, i - 1]; //тогда берем предыдущий набор
goods[i].IsTaken = false;
}
else
{
_matrix[weight, i] = _matrix[weight - goods[i].Weight, i - 1] + goods[i].Price; //иначе добавляем к предыдущему набору текущий предмет
goods[i].IsTaken = true;
}
}
public void PrintGoods(Good[] goods)
{
var sb = new StringBuilder();
foreach (var good in goods)
{
sb.AppendFormat("{0}:{1}{2}", good.Price, good.Weight, "|");
}
Console.Write(sb.ToString(0, sb.Length - 1));
}
public void Calc(Good[] goods)
{
var groupsCapacity = GetGroupsCapacity(goods);
//сортируем товары по убыванию цены
var goodsByPrice = goods.OrderByDescending(g => g.Price);
Dictionary<int, GoodsPack> bestPacks = new Dictionary<int, GoodsPack>();
//идем от мин-групп к маскимальным
for (int groupRang = groupsCapacity.MinElementsCount; groupRang <= groupsCapacity.MaxElementsCount; groupRang++)
{
//берем n элементов с макс ценами (n - вместимость группы)
Good[] mostExpensiveGoods = goodsByPrice.Take(groupRang).ToArray();
//считаем веса, если общий вес > вместимости рюкзака, решаем какой элемент нужно откинуть из группы (иначе оптимальная группа найдена)
if (mostExpensiveGoods.Sum(g => g.Weight) <= _bagMaxWeight)
{
GoodsPack bestPack = CreatePack(mostExpensiveGoods);
bestPacks.Add(groupRang, bestPack);
continue;
}
//алгоритм выбора элемента для замены:
var firstOutOfGroupElement = goodsByPrice.ElementAtSafe(groupRang);
if (firstOutOfGroupElement == null)
{
bestPacks.Add(groupRang, new GoodsPack());
continue;
}
if (SubstituteElement(mostExpensiveGoods, firstOutOfGroupElement))
{
GoodsPack bestPack = CreatePack(mostExpensiveGoods);
bestPacks.Add(groupRang, bestPack);
continue;
}
GoodsPack pack = CalcBestPackAlg(goodsByPrice, mostExpensiveGoods, firstOutOfGroupElement);
bestPacks.Add(groupRang, pack);
//Увеличиваем разрядность анализируемой группы
}
var packs = bestPacks.Values;
var maxPackPrice = packs.Max(p => p.Price);
BestPriceGoodsPack = packs.First(p => p.Price == maxPackPrice);
}
//Вычисляем дельту весов и дельту цены по каждой парах [ElementInGroup(i) - firstOutOfGroupElement], firstOutOfGroupElement - secondOutOfGroupElement
//Выбираем мин дельту цены, такую что дельта весов > 0 (вес уменьшится);
private GoodsPack CalcBestPackAlg(IOrderedEnumerable<Good> goodsByPrice, Good[] mostExpensiveGoods, Good firstOutOfGroupElement)
{
//Решаем переходить к следующему внегрупповому элементу или делать подстановку с целью уменьшения веса группы.
//Для решения сравниваем выигрыш в весе группы, если
//1) Заменим i-ый элемент, - всего n разниц
//2) Перейдем к следующему элементу вне группы, = Вес (n+1) элемента - вес (n+2) элемента
var currentOutOfGroupElement = firstOutOfGroupElement;
currentOutOfGroupElement.Index = mostExpensiveGoods.Length;
while (currentOutOfGroupElement != null)
{
foreach (var good in mostExpensiveGoods)
{
good.DeltaWeight = good.Weight - firstOutOfGroupElement.Weight;
}
var nextOutOfGroupElement = goodsByPrice.ElementAtSafe(currentOutOfGroupElement.Index + 1);
if (nextOutOfGroupElement == null)
{
currentOutOfGroupElement.DeltaWeight = int.MinValue;
}
else
{
nextOutOfGroupElement.Index = currentOutOfGroupElement.Index + 1;
}
var allElements = new List<Good>(mostExpensiveGoods.Length + 1);
allElements.AddRange(mostExpensiveGoods);
allElements.Add(currentOutOfGroupElement);
var maxDeltaWeight = allElements.Max(el => el.DeltaWeight);
var mostPriorityByWeightElement = allElements.OrderByDescending(el => el.Price).First(e => e.DeltaWeight == maxDeltaWeight);
if (mostPriorityByWeightElement.Index < mostExpensiveGoods.Length)
{//значит нужно сделать ракировку элемента группы с элементом вне группы
mostExpensiveGoods[mostPriorityByWeightElement.Index] = currentOutOfGroupElement;
}
if (mostExpensiveGoods.Sum(g => g.Price) <= _bagMaxWeight)
{//Как только найдена группа с суммой элементов < вместимости рюкзака, группаз разрядности n считается найеденнной
return CreatePack(mostExpensiveGoods);
}
currentOutOfGroupElement = nextOutOfGroupElement;
}
return new GoodsPack(); // групп ранга n с сумой весов < вместимости рюкзака - не существует
}
private bool SubstituteElement(Good[] mostExpensiveGoods, Good outOfGroupElement)
{
//берем элемент вне группы с макс ценой, и пытаемся его вставить вместо каждого элемента группы (от меньш цены к большей),
//если для всех комбинаций вес > вместимости рюкзаке, то группа не найдена (иначе группа найдена)
for (int i = mostExpensiveGoods.Length - 1; i >= 0; i--)
{
var temp = mostExpensiveGoods[i];
mostExpensiveGoods[i] = outOfGroupElement;
if (mostExpensiveGoods.Sum(g => g.Weight) <= _bagMaxWeight)
{
return true;
}
mostExpensiveGoods[i] = temp;
}
return false;
}
/// <summary>
/// Посчитать группы какой вместимости возможны на переданном наборе элементов
/// </summary>
/// <param name="goods"></param>
/// <returns></returns>
private GroupsCapacity GetGroupsCapacity(Good[] goods)
{
//Отсортировать товары по весам
//найти мин кол-во элементов в группе и максимальное кол-во элементов
var goodsByWeightAsc = goods.OrderBy(g => g.Weight);
int totalWeight = 0;
var enumerator = goodsByWeightAsc.GetEnumerator();
//calc max elements count
GroupsCapacity capacity = new GroupsCapacity();
//calc max elements count
while (enumerator.MoveNext())
{
if (totalWeight + enumerator.Current.Weight > _bagMaxWeight)
{
break;
}
totalWeight += enumerator.Current.Weight;
capacity.MaxElementsCount++;
}
var goodsByWeightDesc = goodsByWeightAsc.Reverse();
enumerator = goodsByWeightDesc.GetEnumerator();
//calc min elements count
totalWeight = 0;
while (enumerator.MoveNext())
{
if (totalWeight + enumerator.Current.Weight > _bagMaxWeight)
{
break;
}
totalWeight += enumerator.Current.Weight;
capacity.MinElementsCount++;
}
return capacity;
}
public void Calc(Good[] goods)
{
int price;
List<Good> bag = new List<Good>(); // это рюкзак
List<string> goodNames = new List<string>(); // буфер id
List<string> prices = new List<string>(); // список цен коллекций
Random random = new Random();
Good good;
int weightTotal = 0;
int priceTotal = 0;
string idLine = "";
int errorCount = 0;
startLoop:
bag.Clear();
nextAdd:
// добавление предметов в рюкзак в разном порядке
good = goods[random.Next(0, Convert.ToInt32(goods.Length))];
if (!bag.Contains(good))
bag.Add(good);
else
goto nextAdd;
weightTotal = 0;
// проверка общего веса
foreach (Good item in bag)
{
weightTotal += item.Weight;
}
if (weightTotal < _bagMaxWeight)
goto nextAdd;
else
{
for (int i = 0; ; i++)
{
if (weightTotal <= _bagMaxWeight) break;
else
{
bag.RemoveAt(Convert.ToInt32(bag.Count - 1));
// проверка общего веса
weightTotal = 0;
foreach (Good item in bag)
{
weightTotal += item.Weight;
}
}
}
}
goodNames.Clear();
priceTotal = 0;
// подсчет общей цены коллекции
foreach (Good item in bag)
{
price = item.Price;
goodNames.Add(item.Name);
priceTotal += price;
}
// сбор id в строку
idLine = "";
int count = 0;
foreach (string i in goodNames)
{
if (count != (goodNames.Count - 1))
idLine += i + ",";
else
idLine += i;
count++;
}
if (!prices.Contains(Convert.ToString(priceTotal) + ";" + idLine))
{
var pack = new GoodsPack();
pack.AddRange(bag);
_goodsPacks.Add(pack);
prices.Add(Convert.ToString(priceTotal) + ";" + idLine);
}
else
{
errorCount++;
if (errorCount >= ((goods.Length) * (goods.Length))) goto countingPrice;
}
goto startLoop;
countingPrice:
var maximumPrice = _goodsPacks.Max(p => p.Price);
BestPriceGoodsPack = _goodsPacks.First(p => p.Price == maximumPrice);
BestPriceGoodsPack.SetTaken();
}
private static Good[] Create3GoodsArray()
{
var goods = new Good[3];
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
string name = (i + 1).ToString();
goods[i] = new Good(name);
}
goods[0].Weight = 20;
goods[0].Price = 60;
goods[1].Weight = 30;
goods[1].Price = 90;
goods[2].Weight = 50;
goods[2].Price = 100;
return goods;
}
private static Good[] Create9GoodsArray()
{
var goods = new Good[9];
for (int i = 0; i < 9; i++)
{
string name = (i + 1).ToString();
goods[i] = new Good(name);
}
goods[0].Weight = 36;
goods[0].Price = 68;
goods[1].Weight = 18;
goods[1].Price = 10;
goods[2].Weight = 19;
goods[2].Price = 50;
goods[3].Weight = 23;
goods[3].Price = 20;
goods[4].Weight = 29;
goods[4].Price = 65;
goods[5].Weight = 32;
goods[5].Price = 30;
goods[6].Weight = 35;
goods[6].Price = 60;
goods[7].Weight = 44;
goods[7].Price = 40;
goods[8].Weight = 67;
goods[8].Price = 70;
return goods;
}
static void MainBellmanAlg(string[] args)
{
int i, j; //просто переменные :)
Console.WriteLine("Данная программа поможет Вам заполнить Ваш рюкзак максимально ценными товарами\nАвтор: Владимир Рыбалка");
//Введем количество товаров
do
{
incorrEnter = false;
Console.Write("\nКакое количество товаров вы рассматриваете для приобретения: ");
try
{
_goodsCount = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
}
catch (FormatException)
{
incorrEnter = true;
_goodsCount = 0;
}
} while (incorrEnter);
var goods = new Good[_goodsCount]; //Создаем массив заданного размера
//Создадим объекты товаров
for (i = 0, j = i + 1; i < goods.Length; i++, j++)
{
Console.Write("\n\nВведите название " + j + "-го товара: ");
_enteredName = Console.ReadLine();
do
{
incorrEnter = false;
Console.Write("Введите вес товара: ");
try
{
_enteredWeight = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
}
catch (FormatException)
{
incorrEnter = true;
_enteredWeight = 0;
}
} while (incorrEnter);
do
{
incorrEnter = false;
Console.Write("Введите цену товара: ");
try
{
_enteredPrice = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
}
catch (FormatException)
{
incorrEnter = true;
_enteredPrice = 0;
}
} while (incorrEnter);
var good = new Good(_enteredName); //Создаем объект
good.Weight = _enteredWeight;
good.Price = _enteredPrice;
goods[i] = good;
}
// Введем размер рюкзака
do
{
incorrEnter = false;
Console.Write("\nВведите размер вашего рюкзака (контейнера): ");
try
{
_bagMaxWeight = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
}
catch (FormatException)
{
incorrEnter = true;
_bagMaxWeight = 0;
}
} while (incorrEnter);
BellmanAlg alg = new BellmanAlg(_bagMaxWeight, _goodsCount);
alg.Calc(goods);
Print(goods, alg.BestPriceGoodsPack.Price);
Console.ReadKey();
}
// Метод выводит на экран рюкзак
static void Print(Good[] goods, int maxPriceForGoodsPack)
{
Console.WriteLine("\nМаксимальная стоимость: " + maxPriceForGoodsPack);
Console.Write("Взяты следующие предметы: ");
foreach (Good good in goods)
if (good.IsTaken)
Console.Write(good.Name + " ");
}
