• 动态规划


    动态规划的介绍

    动态规划一般也只能应用于有最优子结构的问题。最优子结构的意思是局部最优解能决定全局最优解(对有些问题这个要求并不能完全满足,故有时需要引入一定的近似)。简单地说,问题能够分解成子问题来解决。

    基本思想及其与分治法的区别:

    将待求解问题分解成若干个子问题,先求解子问题,然后从这些子问题的解得到原问题的解(这部分与分治法相似)。与分治法不同的是,适合于用动态规划求解的问题,经分解得到的子问题往往不是互相独立的。若用分治法来解这类问题,则分解得到的子问题数目太多,有些子问题被重复计算了很多次。如果我们能够保存已解决的子问题的答案,而在需要时再找出已求得的答案,这样就可以避免大量的重复计算,节省时间。通常可以用一个表来记录所有已解的子问题的答案。

    不管该子问题以后是否被用到,只要它被计算过,就将其结果填入表中。这就是动态规划的基本思路。

    动态规划算法的4个步骤:

    1.描述最优解的结构

    2.递归定义最优解的值

    3.按自底向上的方式计算最优解的值 //此3步构成动态规划解的基础。

    4.由计算出的结果构造一个最优解。 //此步如果只要求计算最优解的值时,可省略。

    采用动态规划求解的问题需要具有两个特性:

    最优子结构(Optimal Substructure):

    问题的一个最优解中所包含的子问题的解也是最优的。总问题包含很多个子问题,而这些子问题的解也是最优的。

    重叠子问题(Overlapping Subproblems):

    用递归算法对问题进行求解时,每次产生的子问题并不总是新问题,有些子问题会被重复计算多次。问题重叠性质是指在用递归算法自顶向下对问题进行求解时,每次产生的子问题并不总是新问题,有些子问题会被重复计算多次。动态规划算法正是利用了这种子问题的重叠性质,对每一个子问题只计算一次,然后将其计算结果保存在一个表格中,当再次需要计算已经计算过的子问题时,只是在表格中简单地查看一下结果,从而获得较高的效率。

    典型例题:

    有一段楼梯有10级台阶,规定每一步只能跨一级或两级,要登上第10级台阶有几种不同的走法?

    分析

    :很显然,这道题的对应的数学表达式是

    F(n)=F(n-1) + F(n-2);

    其中F(1)=1, F(2)=2。很自然的状况是,采用递归函数来求解:

    int  solution(int n){  
        if(n>0 && n<2) return n;  
        return solution(n-1) + solution(n-2);  
    }  
    如果我们计算F(10), 先需要计算F(9) F(8); 但是我们计算F(9)的时候,又需要计算F(8),很明显,F(8)被计算了多次,存在重复计算;同理F(3)被重复计算的次数就更多了。算法分析与设计的核心在于 根据题目特点,减少重复计算。  在不改变算法结构的情况下,我们可以做如下改进:
    
    int dp[11];  
    int  solution(int n){  
        if(n>0 && n<2) return n;  
        if(dp[n]!=0) return dp[n];  
        dp[n] = solution(n-1) + solution(n-2);  
        return  dp[n];  
    }  

    这是一种递归形似的写法,进一步,我们可以将递归去掉:

    int  solution(int n){  
        int dp[n+1];  
        dp[1]=1;dp[2]=2;  
        for (i = 3; i <= n; ++i){  
            dp[n] = dp[n-1] + dp[n-2];  
        }  
        return  dp[n];  
    }  

    动态规划的五个典型算法

    1.最大连续子序列之和

    2.数塔问题(二叉树从上往下遍历最大和问题)

    3.01背包问题

    4.最长递增子序列(LIS)

    5.最长公共子序列(LCS)

    【动态规划】矩阵连乘问题

     

  • 相关阅读:
    通信接收机同步模块
    CAZAC序列
    Verilog Tricks
    载波同步
    Matlab step方法
    CRC校验码
    比特冗余
    Vivado RAM使用
    collection
    hashlib
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/ranjiewen/p/5679821.html
Copyright © 2020-2023  润新知