在 **0/1 背包问题**中,使用一维 DP 数组时**必须逆序遍历背包容量**,主要原因在于**避免同一物品被重复计算**。这与二维 DP 的实现方式有本质区别。下面通过公式和例子详细说明。 --- ## 为什么一维 DP 必须逆序遍历? ### 状态定义 一维 DP 数组定义为: $$ dp[j] = \text{背包容量为 } j \text{ 时的最大价值} $$ ### 状态转移方程 对于物品 $i$(重量 $w_i$,价值 $v_i$): $$ dp[j] = \max(dp[j], dp[j-w_i] + v_i) \quad (j \geq w_i) $$ ### 关键问题 - **正序遍历**会导致 $dp[j-w_i]$ 在更新 $dp[j]$ 时**已被当前物品更新过**,相当于重复使用该物品。 - **逆序遍历**保证 $dp[j-w_i]$ 始终是**上一轮(未考虑当前物品)**的结果,符合 0/1 背包的“一次性”规则。 --- ## 二维 DP 为何不需要逆序? 二维 DP 定义为: $$ dp[i][j] = \text{前 } i \text{ 个物品,容量 } j \text{ 时的最大价值} $$ 状态转移: $$ dp[i][j] = \max(dp[i-1][j], dp[i-1][j-w_i] + v_i) $$ - 由于直接依赖 **上一行 $dp[i-1][\cdot]$**,不存在状态覆盖问题,正序/逆序均可。 --- ## 例子演示 假设物品 $w=2$, $v=3$,背包容量 $C=5$。 错误的正序遍历($j=2 \to 5$) 1. $j=2$: $dp[2] = \max(0, dp[0]+3) = 3$ $\Rightarrow dp = [0, 0, 3, 0, 0, 0]$ 2. $j=4$: $dp[4] = \max(0, dp[2]+3) = 6$ $\Rightarrow$ **错误**:物品被重复使用两次! ### 正确的逆序遍历($j=5 \to 2$) 1. $j=5$: $dp[5] = \max(0, dp[3]+3) = 0$ ($dp[3]$ 未更新) 2. $j=2$: $dp[2] = \max(0, dp[0]+3) = 3$ $\Rightarrow dp = [0, 0, 3, 3, 3, 0]$ **正确**:物品仅使用一次。 --- ## 总结 | 维度 | 遍历顺序 | 原因 | | ------ | -------- | ------------------------------------------------------------ | | 一维DP | **逆序** | 防止 $dp[j-w_i]$ 被当前物品污染,确保每个物品只计算一次。 | | 二维DP | 任意顺序 | 状态分层存储($dp[i][j]$ 只依赖 $dp[i-1][\cdot]$),无覆盖风险。 | **核心思想**:一维 DP 的空间优化需要逆序来保证状态的**无后效性**。