关于动态规划的几个算法

一：格路问题                                                                             

已知：相邻两点之间的距离（可能不同）。

规则：从O点出发，只能向上向右，计算到达E点的最短距离。

方法1：枚举法

m个X，n个Y进行排列

(m + n)!/(m!*n!)  = C_m+n^m

加法：C_m+n^m*（m+n-1）

比较：C_m+n^m – 1

方法2：动态规划

4, 5                               //代表m+1,n+1

1,-1   2, -1  1,-1   4,-1    -1,-1     //最右边点为终点E

4, 11  3, 27  2, 9   7,6     -1, 2

1, 15  3, 19  2,59  7,16    -1, 18

7,10   3,20  2,31  7,12    -1, 47    //最左边点为起点O

注：第1行数据为逗号隔开的两个整数值，分别代表m+1,n+1 即格路的列数与行数；每行数据代表格路上的一行数据，每组数据代表相应的点向右，向上的距离(均为整数)。

数据结构：

public struct TPoint<T>                 //二维数据表中每个结点的数据结构
{
        public T nUp, nRight;              //此点到邻近上一个结点、右一个结点的距离
        public T nShortest;                //最短路径长
        public Direction nFrom;     //最短路径上前一个结点的来源
}

public enum Direction
{
        No = 0,  //0:没有最短路径 1: 左, 2:右.
        Left,
        Down
}

核心算法：

    public class GeLuSolution
    {
        private TPoint<int>[][] Points;
        private int m;                         //行数 4
        private int n;                           //列数 5
        public GeLuSolution() { }

        public void Calculate()                     //动态规划方法求解此问题
        {
            for (int i = 0; i < m; i++)
            {
                for (int j = 0; j < n; j++)
                {
                    if (i == 0 && j == 0)   // 初始化原点数据
                    {
                        Points[i][j].nShortest = 0;              //最短路径为 0
                        Points[i][j].nFrom = Direction.No; //没有节点来源
                    }
                    else if (i == 0 & j > 0)  // 点在Y轴上
                    {
                        //点(j,0) 的最短距离：(j-1,0)的最短距离 + d[(j-1,0),(j,0)]
                        Points[0][j].nShortest = Points[0][j - 1].nShortest + Points[0][j - 1].nRight;
                        Points[0][j].nFrom = Direction.Left;
                    }
                    else if (i > 0 && j == 0)
                    {
                        //点(0,i) 的最短距离：(0,i-1)的最短距离 + d[(0,i-1),(0,i)]
                        Points[i][0].nShortest = Points[i - 1][0].nShortest + Points[i - 1][0].nUp;
                        Points[i][0].nFrom = Direction.Down;
                    }
                    else
                    {
                        //点(j,i) 的最短距离：Min(s1,  s2)
                        int s1 = Points[i][j - 1].nShortest + Points[i][j - 1].nRight;
                        int s2 = Points[i - 1][j].nShortest + Points[i - 1][j].nUp;
                        if (s1 < s2)
                        {
                            Points[i][j].nShortest = s1;
                            Points[i][j].nFrom = Direction.Left;
                        }
                        else
                        {
                            Points[i][j].nShortest = s2;
                            Points[i][j].nFrom = Direction.Down;
                        }
                    }
                }
            }
        }

二：矩阵连乘问题：矩阵连乘乘法最小次数？

设n个矩阵连乘：A[0]*A[1]*…*A[n-1]

A[i] 是list[i] * list[i+1]的矩阵   //list记录的是所有矩阵的秩

Reuslt[i][j] = (A[i]...A[k])(A[k+1]…A[j])

                = Min{左最小 + 右最小 + list[i]*list[k+1]*list[j+1]}

问题即求：Result[0][n-1]!

数据结构：

struct TA
{
    public int M;// 最小乘法次数
    public int K;// 在K出断开
}

 

class MatrixMultiplication
{
    public TA[][] result;   //中间结果记录
    public List<int> list;  //矩阵的秩列表
    private int n;          // 矩阵个数

    public MatrixMultiplication(List<int> _list)
    {
        if (_list == null || _list.Count == 0)
        {
            throw new ArgumentNullException();
        }

        list = _list;
        Initialize();
    } 

    private void Initialize()
    {
        n = list.Count - 1; //注意减 1
        result = new TA[n][];
        for (int i = 0; i < n; i++) //初始化
        {
            result[i] = new TA[n];
            result[i][i].M = 0;
            result[i][i].K = i;
        }
    }

    public void Caculate()
    {
        for (int r = 1; r < n; r++)
        {
            //循环计算 result[i][i + r]的值：result[0][r],result[1][r + 1],...,result[n - r -1][n - 1]
            for (int i = 0; i < n - r; i++)
            {
                #region  默认在i处断开
 
                //计算乘法次数
                int m = result[i][i].M + result[i + 1][i + r].M + list[i] * list[i + 1] * list[i + r + 1];

                //记录断开的地方
                int mk = i;

                #endregion
                //针对某个result[i][i + r]，求其最小值。分别在i+1,i+2,...,i + r -1处断开。
                for (int k = i + 1; k < i + r; k++)
                {
                   int them = result[i][k].M + result[k + 1][i + r].M + list[i] * list[k + 1] * list[i + r + 1];
                   if (them < m)
                   {
                        m = them;
                        mk = k;
                   }
                }
                result[i][i + r].M = m;
                result[i][i + r].K = mk;
            }
        }
    }
}

 

//调用：

MatrixMultiplication test = new MatrixMultiplication(new List<int>() { 3, 4, 3, 12, 6, 14 });
test.Caculate();

//输出结果（最小为558）：

注意：填表格的方式。