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「クラシック」ナップザックアルゴリズムを再帰的に解決するにはどうすればよいですか?

これが私の仕事です

ナップザック問題は、コンピューターサイエンスの古典です。最も単純な形式では、異なる重量のアイテムをナップザックにフィットさせて、ナップザックが指定された合計重量になるようにします。すべてのアイテムに収まる必要はありません。たとえば、ナップザックの重量を正確に20ポンドにして、重量が11、8、7、6、および5ポンドの5つのアイテムがあるとします。アイテムの数が少ない場合、人間はこの問題を検査で解決するのがかなり上手です。したがって、アイテムの8、7、および5の組み合わせのみが合計で20になることがわかります。

このアルゴリズムをどこから始めればよいのか本当にわかりません。階乗と三角形の数に適用すると、再帰がわかります。しかし、今は道に迷っています。

15
lampShade

何を試しましたか?

あなたが述べた問題(私たちは再帰を使用しなければならないことを指定しています)を考えると、アイデアは単純です:取ることができる各アイテムについて、それを取る方が良いかどうかを確認します。したがって、可能なパスは2つだけです。

  1. あなたはアイテムを取ります
  2. あなたはそれを取らない

アイテムを取得すると、リストから削除され、アイテムの重量によって容量が減少します。

アイテムを取らない場合、リストから削除しますが、容量は減りません。

ときどき、再帰呼び出しがどのように見えるかを出力すると役立ちます。この場合、次のようになります。

Calling 11 8 7 6 5  with cap: 20
 +Calling 8 7 6 5  with cap: 20
 |  Calling 7 6 5  with cap: 20
 |    Calling 6 5  with cap: 20
 |      Calling 5  with cap: 20
 |      Result: 5
 |      Calling 5  with cap: 14
 |      Result: 5
 |    Result: 11
 |    Calling 6 5  with cap: 13
 |      Calling 5  with cap: 13
 |      Result: 5
 |      Calling 5  with cap: 7
 |      Result: 5
 |    Result: 11
 |  Result: 18
 |  Calling 7 6 5  with cap: 12
 |    Calling 6 5  with cap: 12
 |      Calling 5  with cap: 12
 |      Result: 5
 |      Calling 5  with cap: 6
 |      Result: 5
 |    Result: 11
 |    Calling 6 5  with cap: 5
 |      Calling 5  with cap: 5
 |      Result: 5
 |    Result: 5
 |  Result: 12
 +Result: 20
  Calling 8 7 6 5  with cap: 9
    Calling 7 6 5  with cap: 9
      Calling 6 5  with cap: 9
        Calling 5  with cap: 9
        Result: 5
        Calling 5  with cap: 3
        Result: 0
      Result: 6
      Calling 6 5  with cap: 2
        Calling 5  with cap: 2
        Result: 0
      Result: 0
    Result: 7
    Calling 7 6 5  with cap: 1
      Calling 6 5  with cap: 1
        Calling 5  with cap: 1
        Result: 0
      Result: 0
    Result: 0
  Result: 8
Result: 20

容量20で[8 7 6 5]への呼び出しをわざと示したので、結果は20(8 + 7 + 5)になります。

[8 7 6 5]は2回呼び出されることに注意してください。1回は容量20(11を使用しなかったため)と1回は容量9(で11を使用したため)です。

したがって、ソリューションへのパス:

11は取られず、容量20で[8 7 6 5]に電話する

12名(20-8)で[7 6 5]を呼び出す

7を取得、5の容量で[6 5]を呼び出す(12-7)

6は取られず、容量5で[5]に電話する

5を取得しました。ゼロです。

Javaの実際のメソッドは、ほんの数行のコードに収まる可能性があります。

これは明らかに宿題なので、スケルトンを使ってお手伝いします。

private int ukp( final int[] ar, final int cap ) {
    if ( ar.length == 1 ) {
        return ar[0] <= cap ? ar[0] : 0;
    } else {
        final int[] nar = new int[ar.length-1];
        System.arraycopy(ar, 1, nar, 0, nar.length);
        fint int item = ar[0];
        if ( item < cap ) {
            final int left = ...  // fill me: we're not taking the item
            final int took = ...  // fill me: we're taking the item
            return Math.max(took,left);
        } else {
            return ... // fill me: we're not taking the item
        }
    }
}

配列を新しい配列にコピーしましたが、効率は低くなります(ただし、パフォーマンスを求める場合、再帰はここに行く方法ではありません)が、より「機能的」です。

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TacticalCoder

私は宿題のためにこれを行わなければならなかったので、上記のコード(Python oneを除く)をすべてテストしましたが、すべてのコーナーケースで機能するものはありませんでした。

これは私のコードであり、あらゆるコーナーケースで機能します。

static int[] values = new int[] {894, 260, 392, 281, 27};
static int[] weights = new int[] {8, 6, 4, 0, 21};
static int W = 30;

private static int knapsack(int i, int W) {
    if (i < 0) {
        return 0;
    }
    if (weights[i] > W) {
        return knapsack(i-1, W);
    } else {
        return Math.max(knapsack(i-1, W), knapsack(i-1, W - weights[i]) + values[i]);
    }
}

public static void main(String[] args) {
System.out.println(knapsack(values.length - 1, W));}

それは最適化されていません、再帰はあなたを殺しますが、あなたはそれを修正するために簡単なメモを使うことができます。コードが短く、正しく、理解しやすいのはなぜですか?私は0-1ナップザック問題の数学的定義を調べたところです http://en.wikipedia.org/wiki/Knapsack_problem#Dynamic_programming

13
Boris Rusev

問題は基本的に、簡単にするために古典的なナップザック問題の修正バージョンです(重みに対応する値/利点はありません)(実際の場合: http ://en.wikipedia.org/wiki/Knapsack_problem/1 Knapsack-Wikiの疑似コードに関するいくつかの説明ナップザック問題を理解する方法はNP完全ですか?なぜナップザック問題は疑似多項式ですか?http://www.geeksforgeeks.org/dynamic-programming-set-10-0-1-knapsack-problem / )。

これをc#で解決する5つのバージョンを次に示します。

version1:動的プログラミングの使用(表形式-すべての合計問題の解決策を熱心に見つけて最終的な問題に到達することによる)-O(n * W)

バージョン2:DPを使用していますが、メモ化バージョンです(遅延-必要なものの解決策を見つけるだけです)

バージョン3再帰を使用して重複したサブ問題と最適なサブ構造を示す

バージョン4再帰的(ブルートフォース)-基本的に受け入れられる回答

バージョン5#4のスタックを使用(末尾再帰の削除を示す)

version1:動的プログラミングの使用(表形式-すべての合計問題の解決策を熱心に見つけて最終的な問題に到達することによる)-O(n * W)

public bool KnapsackSimplified_DP_Tabulated_Eager(int[] weights, int W)
        {
            this.Validate(weights, W);
            bool[][] DP_Memoization_Cache = new bool[weights.Length + 1][];
            for (int i = 0; i <= weights.Length; i++)
            {
                DP_Memoization_Cache[i] = new bool[W + 1];
            }
            for (int i = 1; i <= weights.Length; i++)
            {
                for (int w = 0; w <= W; w++)
                {
                    /// f(i, w) determines if weight 'w' can be accumulated using given 'i' number of weights
                    /// f(i, w) = False if i <= 0
                    ///           OR True if weights[i-1] == w
                    ///           OR f(i-1, w) if weights[i-1] > w
                    ///           OR f(i-1, w) || f(i-1, w-weights[i-1])
                    if(weights[i-1] == w)
                    {
                        DP_Memoization_Cache[i][w] = true;
                    }
                    else
                    {
                        DP_Memoization_Cache[i][w] = DP_Memoization_Cache[i - 1][w];
                        if(!DP_Memoization_Cache[i][w])
                        {
                            if (w > weights[i - 1])
                            {
                                DP_Memoization_Cache[i][w] = DP_Memoization_Cache[i - 1][w - weights[i - 1]];
                            }
                        }
                    }
                }
            }
            return DP_Memoization_Cache[weights.Length][W];
        }

バージョン2:DPを使用しますが、記憶バージョン(遅延-必要なものすべての解決策を見つけるだけ)

/// <summary>
        /// f(i, w) determines if weight 'w' can be accumulated using given 'i' number of weights
        /// f(i, w) = False if i < 0
        ///           OR True if weights[i] == w
        ///           OR f(i-1, w) if weights[i] > w
        ///           OR f(i-1, w) || f(i-1, w-weights[i])
        /// </summary>
        /// <param name="rowIndexOfCache">
        /// Note, its index of row in the cache
        /// index of given weifhts is indexOfCahce -1 (as it starts from 0)
        /// </param>
        bool KnapsackSimplified_DP_Memoization_Lazy(int[] weights, int w, int i_rowIndexOfCache, bool?[][] DP_Memoization_Cache)
        {
            if(i_rowIndexOfCache < 0)
            {
                return false;
            }
            if(DP_Memoization_Cache[i_rowIndexOfCache][w].HasValue)
            {
                return DP_Memoization_Cache[i_rowIndexOfCache][w].Value;
            }
            int i_weights_index = i_rowIndexOfCache - 1;
            if (weights[i_weights_index] == w)
            {
                //we can just use current weight, so no need to call other recursive methods
                //just return true
                DP_Memoization_Cache[i_rowIndexOfCache][w] = true;
                return true;
            }
            //see if W, can be achieved without using weights[i]
            bool flag = this.KnapsackSimplified_OverlappedSubPromblems_OptimalSubstructure(weights,
                w, i_rowIndexOfCache - 1);
            DP_Memoization_Cache[i_rowIndexOfCache][w] = flag;
            if (flag)
            {
                return true;
            }
            if (w > weights[i_weights_index])
            {
                //see if W-weight[i] can be achieved with rest of the weights
                flag = this.KnapsackSimplified_OverlappedSubPromblems_OptimalSubstructure(weights,
                    w - weights[i_weights_index], i_rowIndexOfCache - 1);
                DP_Memoization_Cache[i_rowIndexOfCache][w] = flag;
            }
            return flag;
        }

ここで

public bool KnapsackSimplified_DP_Memoization_Lazy(int[] weights, int W)
        {
            this.Validate(weights, W);
            //note 'row' index represents the number of weights been used
            //note 'colum' index represents the weight that can be achived using given 
            //number of weights 'row'
            bool?[][] DP_Memoization_Cache = new bool?[weights.Length+1][];
            for(int i = 0; i<=weights.Length; i++)
            {
                DP_Memoization_Cache[i] = new bool?[W + 1];
                for(int w=0; w<=W; w++)
                {
                    if(i != 0)
                    {
                        DP_Memoization_Cache[i][w] = null;
                    }
                    else
                    {
                        //can't get to weight 'w' using none of the given weights
                        DP_Memoization_Cache[0][w] = false;
                    }
                }
                DP_Memoization_Cache[i][0] = false;
            }
            bool f = this.KnapsackSimplified_DP_Memoization_Lazy(
                weights, w: W, i_rowIndexOfCache: weights.Length, DP_Memoization_Cache: DP_Memoization_Cache);
            Assert.IsTrue(f == DP_Memoization_Cache[weights.Length][W]);
            return f;
        }

バージョン3重複するサブ問題と最適なサブ構造の特定

/// <summary>
        /// f(i, w) = False if i < 0
        ///           OR True if weights[i] == w
        ///           OR f(i-1, w) if weights[i] > w
        ///           OR f(i-1, w) || f(i-1, w-weights[i])
        /// </summary>
        public bool KnapsackSimplified_OverlappedSubPromblems_OptimalSubstructure(int[] weights, int W, int i)
        {
            if(i<0)
            {
                //no more weights to traverse
                return false;
            }
            if(weights[i] == W)
            {
                //we can just use current weight, so no need to call other recursive methods
                //just return true
                return true;
            }
            //see if W, can be achieved without using weights[i]
            bool flag = this.KnapsackSimplified_OverlappedSubPromblems_OptimalSubstructure(weights,
                W, i - 1);
            if(flag)
            {
                return true;
            }
            if(W > weights[i])
            {
                //see if W-weight[i] can be achieved with rest of the weights
                return this.KnapsackSimplified_OverlappedSubPromblems_OptimalSubstructure(weights, W - weights[i], i - 1);
            }
            return false;
        }

ここで

public bool KnapsackSimplified_OverlappedSubPromblems_OptimalSubstructure(int[] weights, int W)
        {
            this.Validate(weights, W);
            bool f = this.KnapsackSimplified_OverlappedSubPromblems_OptimalSubstructure(weights, W,
                i: weights.Length - 1);
            return f;
        }

バージョン4ブルートフォース

private bool KnapsackSimplifiedProblemRecursive(int[] weights, int sum, int currentSum, int index, List<int> itemsInTheKnapsack)
        {
            if (currentSum == sum)
            {
                return true;
            }
            if (currentSum > sum)
            {
                return false;
            }
            if (index >= weights.Length)
            {
                return false;
            }
            itemsInTheKnapsack.Add(weights[index]);
            bool flag = KnapsackSimplifiedProblemRecursive(weights, sum, currentSum: currentSum + weights[index],
                index: index + 1, itemsInTheKnapsack: itemsInTheKnapsack);
            if (!flag)
            {
                itemsInTheKnapsack.Remove(weights[index]);
                flag = KnapsackSimplifiedProblemRecursive(weights, sum, currentSum, index + 1, itemsInTheKnapsack);
            }
            return flag;
        }
        public bool KnapsackRecursive(int[] weights, int sum, out List<int> knapsack)
        {
            if(sum <= 0)
            {
                throw new ArgumentException("sum should be +ve non zero integer");
            }
            knapsack = new List<int>();
            bool fits = KnapsackSimplifiedProblemRecursive(weights, sum, currentSum: 0, index: 0, 
                itemsInTheKnapsack: knapsack);
            return fits;
        }

バージョン5:スタックを使用した反復バージョン(注-同じ複雑さ-スタックを使用-末尾再帰の削除)

public bool KnapsackIterativeUsingStack(int[] weights, int sum, out List<int> knapsack)
        {
            sum.Throw("sum", s => s <= 0);
            weights.ThrowIfNull("weights");
            weights.Throw("weights", w => (w.Length == 0)
                                  || w.Any(wi => wi < 0));
            var knapsackIndices = new List<int>();
            knapsack = new List<int>();
            Stack<KnapsackStackNode> stack = new Stack<KnapsackStackNode>();
            stack.Push(new KnapsackStackNode() { sumOfWeightsInTheKnapsack = 0, nextItemIndex = 1 });
            stack.Push(new KnapsackStackNode() { sumOfWeightsInTheKnapsack = weights[0], nextItemIndex = 1, includesItemAtCurrentIndex = true });
            knapsackIndices.Add(0);

            while(stack.Count > 0)
            {
                var top = stack.Peek();
                if(top.sumOfWeightsInTheKnapsack == sum)
                {
                    int count = 0;
                    foreach(var index in knapsackIndices)
                    {
                        var w = weights[index];
                        knapsack.Add(w);
                        count += w;
                    }
                    Debug.Assert(count == sum);
                    return true;
                }
                //basically either of the below three cases, we dont need to traverse/explore adjuscent
                // nodes further
                if((top.nextItemIndex == weights.Length) //we reached end, no need to traverse
                    || (top.sumOfWeightsInTheKnapsack > sum) // last added node should not be there
                    || (top.alreadyExploredAdjuscentItems)) //already visted
                {
                    if (top.includesItemAtCurrentIndex)
                    {
                        Debug.Assert(knapsackIndices.Contains(top.nextItemIndex - 1));
                        knapsackIndices.Remove(top.nextItemIndex - 1);
                    }
                    stack.Pop();
                    continue;
                }

                var node1 = new KnapsackStackNode();
                node1.sumOfWeightsInTheKnapsack = top.sumOfWeightsInTheKnapsack;
                node1.nextItemIndex = top.nextItemIndex + 1;
                stack.Push(node1);

                var node2 = new KnapsackStackNode();
                knapsackIndices.Add(top.nextItemIndex);
                node2.sumOfWeightsInTheKnapsack = top.sumOfWeightsInTheKnapsack + weights[top.nextItemIndex];
                node2.nextItemIndex = top.nextItemIndex + 1;
                node2.includesItemAtCurrentIndex = true;
                stack.Push(node2);

                top.alreadyExploredAdjuscentItems = true;
            }
            return false;
        }

ここで

class KnapsackStackNode
        {
            public int sumOfWeightsInTheKnapsack;
            public int nextItemIndex;
            public bool alreadyExploredAdjuscentItems;
            public bool includesItemAtCurrentIndex;
        }

そして単体テスト

[TestMethod]
        public void KnapsackSimpliedProblemTests()
        {
            int[] weights = new int[] { 7, 5, 4, 4, 1 };
            List<int> bag = null;
            bool flag = this.KnapsackSimplifiedProblemIterativeUsingStack(weights, 10, knapsack: out bag);
            Assert.IsTrue(flag);
            Assert.IsTrue(bag.Contains(5));
            Assert.IsTrue(bag.Contains(4));
            Assert.IsTrue(bag.Contains(1));
            Assert.IsTrue(bag.Count == 3);
            flag = this.KnapsackSimplifiedProblemIterativeUsingStack(weights, 3, knapsack: out bag);
            Assert.IsFalse(flag);
            flag = this.KnapsackSimplifiedProblemIterativeUsingStack(weights, 7, knapsack: out bag);
            Assert.IsTrue(flag);
            Assert.IsTrue(bag.Contains(7));
            Assert.IsTrue(bag.Count == 1);
            flag = this.KnapsackSimplifiedProblemIterativeUsingStack(weights, 1, knapsack: out bag);
            Assert.IsTrue(flag);
            Assert.IsTrue(bag.Contains(1));
            Assert.IsTrue(bag.Count == 1);

            flag = this.KnapsackSimplified_DP_Tabulated_Eager(weights, 10);
            Assert.IsTrue(flag);
            flag = this.KnapsackSimplified_DP_Tabulated_Eager(weights, 3);
            Assert.IsFalse(flag);
            flag = this.KnapsackSimplified_DP_Tabulated_Eager(weights, 7);
            Assert.IsTrue(flag);
            flag = this.KnapsackSimplified_DP_Tabulated_Eager(weights, 1);
            Assert.IsTrue(flag);

            flag = this.KnapsackSimplified_DP_Memoization_Lazy(weights, 10);
            Assert.IsTrue(flag);
            flag = this.KnapsackSimplified_DP_Memoization_Lazy(weights, 3);
            Assert.IsFalse(flag);
            flag = this.KnapsackSimplified_DP_Memoization_Lazy(weights, 7);
            Assert.IsTrue(flag);
            flag = this.KnapsackSimplified_DP_Memoization_Lazy(weights, 1);
            Assert.IsTrue(flag);

            flag = this.KnapsackSimplified_OverlappedSubPromblems_OptimalSubstructure(weights, 10);
            Assert.IsTrue(flag);
            flag = this.KnapsackSimplified_OverlappedSubPromblems_OptimalSubstructure(weights, 3);
            Assert.IsFalse(flag);
            flag = this.KnapsackSimplified_OverlappedSubPromblems_OptimalSubstructure(weights, 7);
            Assert.IsTrue(flag);
            flag = this.KnapsackSimplified_OverlappedSubPromblems_OptimalSubstructure(weights, 1);
            Assert.IsTrue(flag);


            flag = this.KnapsackRecursive(weights, 10, knapsack: out bag);
            Assert.IsTrue(flag);
            Assert.IsTrue(bag.Contains(5));
            Assert.IsTrue(bag.Contains(4));
            Assert.IsTrue(bag.Contains(1));
            Assert.IsTrue(bag.Count == 3);
            flag = this.KnapsackRecursive(weights, 3, knapsack: out bag);
            Assert.IsFalse(flag);
            flag = this.KnapsackRecursive(weights, 7, knapsack: out bag);
            Assert.IsTrue(flag);
            Assert.IsTrue(bag.Contains(7));
            Assert.IsTrue(bag.Count == 1);
            flag = this.KnapsackRecursive(weights, 1, knapsack: out bag);
            Assert.IsTrue(flag);
            Assert.IsTrue(bag.Contains(1));
            Assert.IsTrue(bag.Count == 1);

            weights = new int[] { 11, 8, 7, 6, 5 };
            flag = this.KnapsackSimplifiedProblemIterativeUsingStack(weights, 20, knapsack: out bag);
            Assert.IsTrue(bag.Contains(8));
            Assert.IsTrue(bag.Contains(7));
            Assert.IsTrue(bag.Contains(5));
            Assert.IsTrue(bag.Count == 3);
            flag = this.KnapsackSimplifiedProblemIterativeUsingStack(weights, 27, knapsack: out bag);
            Assert.IsFalse(flag);
            flag = this.KnapsackSimplifiedProblemIterativeUsingStack(weights, 11, knapsack: out bag);
            Assert.IsTrue(flag);
            Assert.IsTrue(bag.Contains(11));
            Assert.IsTrue(bag.Count == 1);
            flag = this.KnapsackSimplifiedProblemIterativeUsingStack(weights, 5, knapsack: out bag);
            Assert.IsTrue(flag);
            Assert.IsTrue(bag.Contains(5));
            Assert.IsTrue(bag.Count == 1);

            flag = this.KnapsackRecursive(weights, 20, knapsack: out bag);
            Assert.IsTrue(bag.Contains(8));
            Assert.IsTrue(bag.Contains(7));
            Assert.IsTrue(bag.Contains(5));
            Assert.IsTrue(bag.Count == 3);
            flag = this.KnapsackRecursive(weights, 27, knapsack: out bag);
            Assert.IsFalse(flag);
            flag = this.KnapsackRecursive(weights, 11, knapsack: out bag);
            Assert.IsTrue(flag);
            Assert.IsTrue(bag.Contains(11));
            Assert.IsTrue(bag.Count == 1);
            flag = this.KnapsackRecursive(weights, 5, knapsack: out bag);
            Assert.IsTrue(flag);
            Assert.IsTrue(bag.Contains(5));
            Assert.IsTrue(bag.Count == 1);
        }
8
Dreamer

これは単純な再帰的な実装です(あまり効率的ではありませんが、簡単に追跡できます)。それはPythonにあり、OPはJava実装を求めていますが、Javaへの移植はそれほど難しくはないはずです。それは疑似コードを見るようなものです。

メイン関数は3つのパラメーターを宣言します。Vは値の配列、Wは重みの配列、Cはナップザックの容量です。

def knapsack(V, W, C):
    return knapsack_aux(V, W, len(V)-1, C)

def knapsack_aux(V, W, i, aW):
    if i == -1 or aW == 0:
        return 0
    Elif W[i] > aW:
        return knapsack_aux(V, W, i-1, aW)
    else:
        return max(knapsack_aux(V, W, i-1, aW),
                   V[i] + knapsack_aux(V, W, i-1, aW-W[i]))

アルゴリズムは、ナップザックに追加された項目の値を最大化し、指定された重みで達成可能な最大値を返します

2
Óscar López
public class Knapsack {
    public int[] arr = {11,8,7,6,5};
    public int[] retArr = new int[5];
    int i = 0;
    public boolean problem(int sum, int pick) {
        if(pick == arr.length) {
            return false;
        }
        if(arr[pick] < sum) {   
            boolean r = problem(sum - arr[pick], pick+1);           
            if(!r) {
                return problem(sum, pick+1);
            } else {
                retArr[i++] = arr[pick];
                return true;
            }                   
        } else if (arr[pick] > sum) {
            return problem(sum, pick+1);
        } else {
            retArr[i++] = arr[pick];
            return true;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Knapsack rk = new Knapsack`enter code here`();
        if(rk.problem(20, 0)) {
            System.out.println("Success " );
            for(int i=0; i < rk.retArr.length; i++)
                System.out.println(rk.retArr[i]);
        }
    }

}
2
sivarajak

Javaでのさらに別の動的プログラミング実装。私は常に、メモ化を使用したトップダウンDPは、ボトムアップDPよりもはるかに理解しやすいと感じています。

Wikipediaのこの例のデータ からのデータを使用した、完全で自明の実行可能なコード:

import Java.util.ArrayList;
import Java.util.Collections;
import Java.util.HashMap;
import Java.util.List;
import Java.util.Map;

public class Knapsack {

    private static final List<Item> ITEMS = new ArrayList<>();
    private static final Map<Integer, Bag> CACHE = new HashMap<>();
    private static final boolean FINITE_ITEMS = true; //whether an item can be added more than once

    public static void main(String[] args) {
        ITEMS.add(new Item(4, 12, "GREEN"));
        ITEMS.add(new Item(2, 2, "CYAN"));
        ITEMS.add(new Item(2, 1, "GREY"));
        ITEMS.add(new Item(1, 1, "ORANGE"));
        ITEMS.add(new Item(10, 4, "YELLOW"));
        Bag best = bestBagForCapa(15);
        System.out.println(best.toString());
    }

    public static Bag bestBagForCapa(int capa) {
        if (CACHE.containsKey(capa)) return CACHE.get(capa);
        if (capa < 0) return null;
        if (capa == 0) return new Bag(0, 0);

        int currentWeight = -1;
        int currentValue = -1;
        String newItem = null;
        List<String> previousItems = null;
        for (Item p : ITEMS) {
            Bag previous = bestBagForCapa(capa - p.weight);
            if (previous == null) continue;

            int weightSoFar = previous.weight;
            int valueSoFar = previous.value;
            int nextBestValue = 0;
            Item candidateItem = null;
            for (Item candidate : ITEMS) {
                if (FINITE_ITEMS && previous.alreadyHas(candidate)) continue;
                if (weightSoFar + candidate.weight <= capa && nextBestValue < valueSoFar + candidate.value) {
                    candidateItem = candidate;
                    nextBestValue = valueSoFar + candidate.value;
                }
            }

            if (candidateItem != null && nextBestValue > currentValue) {
                currentValue = nextBestValue;
                currentWeight = weightSoFar + candidateItem.weight;
                newItem = candidateItem.name;
                previousItems = previous.contents;
            }
        }

        if (currentWeight <= 0 || currentValue <= 0) throw new RuntimeException("cannot be 0 here");
        Bag bestBag = new Bag(currentWeight, currentValue);
        bestBag.add(previousItems);
        bestBag.add(Collections.singletonList(newItem));
        CACHE.put(capa, bestBag);
        return bestBag;
    }

}

class Item {

    int value;
    int weight;
    String name;

    Item(int value, int weight, String name) {
        this.value = value;
        this.weight = weight;
        this.name = name;
    }

}

class Bag {

    List<String> contents = new ArrayList<>();
    int weight;
    int value;

    boolean alreadyHas(Item item) {
        return contents.contains(item.name);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "weight " + weight + " , value " + value + "\n" + contents.toString(); 
    }

    void add(List<String> name) {
        contents.addAll(name);
    }

    Bag(int weight, int value) {
        this.weight = weight;
        this.value = value;
    }

}
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def knpsack(weight , value , k , index=0 , currweight=0):
    if(index>=len(weight)):
        return 0
take = 0
dontake = 0
if(currweight+weight[index] <= k):
    take = value[index]  + 
         knpsack(weight,value,k,index+1,currweight+weight[index])
dontake = knpsack(weight,value,k,index+1,currweight)
return max(take,dontake)
0
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