基础DP(初级版)

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动态规划:

  动态规划用于子问题重叠的情况,即不同的子问题具有相同的公共子子问题,在这种情况下分治算法会做许多不必要的工作,它会反复求解那些子子问题使得程序边的缓慢。而动态规划则对每个问题 只求解一次,将其解保存在一个表格中,从而避免一些不必要的重复计算。

  动态规划常用来求解最优化问题,这类问题可以有很多解,每个解都有一个值,我们希望寻找具有最优值的解,我们称这样的解为问题的一个最优解,而不是最优解,因为可能有多个最优解。

  动态规划设计算法的一般步骤:

     1.刻画一个最优解的结构特征。

    2.递归的定义最优解的值。

    3.计算最优解的值,通常采用自地向上的方法。

    4.利用计算出的信息构造一个最优解。

  动态规划的两种基本解题步骤:

    第一种为自顶向下法:此方法仍按自然的递归形式编写过程,但过程中会保存每个子问题的解。当需要一个子问题的解时,过程中会首先检查是否此问题已经被求解,如果是则直接返回该解,否则按通常的方式计算,我们称这个递归过程时带备忘的,因为他记住了之前的计算结果,不会进行重复的计算。

    第二种为自底向上法:这种方法一般需要恰当定义子问题的规模的概念,使得任何子问题都只依赖更小的子问题求解。因而我们可以将子问题的规模排序按由小到大的顺序进行求解。当求解某个子问题时,它所依赖的更小的子问题已经得到解决,结果已经保存。每个子问题也只需求解一次。

  最优子结构:

    问题的最优解由相关子问题的最优解构成,这些子问题可以独立求解。

  重构解

    在求解过程中保存相应的状态到另一个辅助数组中即可。

例:钢条切割问题:一根长度为n的钢条,切割不同的长度 i 对应不同的价格p[ i ], 问你如何切割一根钢条使得利益最大化。

  n = i1 + i2 + ... + ik;

  递推式:

    rn = max(pn, r1 + r(n-1), r2 + r(n-2)...r(n-1) +r1)。

  

 1 #include <iostream>
 2 #include <cstring>
 3 #include <algorithm>
 4 using namespace std;
 5 
 6 const int maxn = 1000, INF = -0x3f3f3f3f;
 7 long long dp[maxn], s[maxn];
 8 long long p[maxn] = {0, 1, 5, 8, 9, 10, 17, 17, 20, 24, 30};
 9 long long q;
10 
11 long long memoized_cut_rod(int n) {
12     if(dp[n] >= 0) return dp[n];
13     if(n == 0) q = 0;
14     else q = INF;
15     for(int i = 1; i <= n; i ++)
16         q = max(q, p[i] + memoized_cut_rod(n - i));
17     dp[n] = q;
18     return q;
19 }
20 
21 long long bottom_up_cut_rod(int n) {
22     dp[0] = 0;
23     for(int j = 1; j <= n; j ++) {
24         q = INF;
25         for(int i = 1; i <= j; i ++) {
26             q = max(q, p[i] + dp[j - i]);
27         }
28         dp[j] = q;
29     }
30     return dp[n];
31 }
32 
33 int main () {
34     long long n;
35     memset(dp, -1, sizeof dp);
36     while(cin >> n) {
37         long long ans = memoized_cut_rod(n);
38         printf("%d
", ans);
39         ans = bottom_up_cut_rod(n);
40         printf("%d
", ans);
41     }
42 }

  重构解:

long long bottom_up_cut_rod(int n) {
    dp[0] = 0;
    for(int j = 1; j <= n; j ++) {
        q = INF;
        for(int i = 1; i <= j; i ++) {
            if(p[i] + dp[j - i] > q) {
                q = max(q, p[i] + dp[j - i]);
                s[j] = i;
            }
        }
        dp[j] = q;
    }
    return dp[n];
}

while(n) {
    cout << s[n] << '	';
    n = n - s[n];
}

 例二:求斐波纳挈数

  

#include <iostream>
using namespace std;

const int maxn = 1000, INF = 0x3f3f3f3f;
long long dp[maxn];

long long calculate_fib(int n) {
    if(n == 0 && n == 1) return 1;
    for(int i = 2; i <= n; i ++)
        if(dp[i] < 0) dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2];
    return dp[n];
}

int main () {
    long long n;
    for(int i = 0; i < maxn; i ++) dp[i] = -INF;
    dp[0] = dp[1] = 1;
    while(cin >> n) {
        cout << calculate_fib(n);
    }
}
原文地址:https://www.cnblogs.com/bianjunting/p/10551303.html