经典DP

1.背包问题

(1)01背包

从n个重量和价值分别为wi,vi的物品,从中选出不超过W的物品,每种物品仅有一件,求所有方案中V的最大值。

最朴素最简单也最费时的方法:O(2^n) int rec(int i,int j)//从第i个开始挑选总重小于j的部分

递归  递归终止条件:i==n  return 0;

递归分支:① j<wi res=rec(i+1,j);  //无法挑选,看下一个

② res=max(rec(i+1,j),rec(i+1,j-w[i])+v[i]))//挑选,不挑选,选其中大的

分析:递归搜索深度→n,每层两次分支(选与不选),有重复计算

优化:记录每次递归的结果(记忆化搜索)

Int dp[MAX_N][MAX_N];

递归 int rec(int i,int j)

初始条件:memset(dp,-1,sizeof(dp));

终止条件:①dp[i][j]>=0 returndp[i][j]//已计算过

②i==n return 0;

递归分支:① j<wi res=rec(i+1,j);  //无法挑选,看下一个

② res=max(rec(i+1,j),rec(i+1,j-w[i])+v[i]))//挑选,不挑选,选其中大的

分析及remark:复杂度O(nW)

数组初始化:①memset(type *arrary,figure,sizeof(arrary))

只能填充(0,+-1,0x3f3f3f3f),其他值不可以

memset按照1字节为单位对内存填充,-1的二进制每一位均为1

②fill(type* arrary,type *arrary+n,figure) 可赋值任意值

递归

↓↓↓↓↓↓                  for(int i=n-1;i>=0;i--) //

递推(双重循环)           for(int j=0;j<=w;j++)

{ if(j<w[i]) dp[i][j]=dp[i+1][j]; //不选

else dp[i][j]=max(dp[i+1][j],dp[i+1][j-w[i]]+v[i]);}

其他3种递推写法:(来源:《挑战程序设计竞赛》)

(2)完全背包

递推关系1:(3重循环,有重复计算)复杂度O(nW^2)

For(int i=0;i<n;i++)

For(int j=0;j<=w;j++)

For(int k=0;k*w[i]<=j;k++)

Dp[i+1][j]=max(dp[i+1][j],dp[i+1][j-k*w[i]]+k*v[i])

优化:(左上→右下  变为 左→右)

Dp数组初始化为0

For(int i=0;i<n;i++)

For(int j=0;j<=w;j++)

{

If(j<w[i]) dp[i+1][j]=dp[i][j];

Else  dp[i+1][j]=max(dp[i][j],dp[i+1][j-w[i]]+v[i])

}           只有这里与01背包不同,前j个已更新过,可直接用

进一步优化:用一个数组实现,只需要记录当前最优状态

比较01背包与完全背包(循环方向不同)

2.LCS(Longest common subsequence)

dp[n][m]即为所求

for(int i=0;i<n;i++)

for(int j=0;j<m;j++)

{

if(s[i]==t[i])

dp[i+1][j+1]=dp[i][j]+1;

else

dp[i+1][j+1]=max(dp[i+1][j],dp[i][j+1])

}

3.LIS(Longest Increasing subsequence)

dp[i]:以ai为结尾的最长上升子序列长度

dp[i]=max{1,dp[i]+1|j<i且aj<ai}

O(n^2)

int res;

for(int i=0;i<n;i++)

{

dp[i]=1;

for(int j=0;j<i;j++)

if(a[j]<a[i])              //每存在aj<ai&&j<i,dp[i]更新一次

dp[i]=max{dp[i],dp[j]+1};

}

res=max{dp[i]|0<=i<n}

Remark:

其他方法:

可以用lower_bound();

dp[i]:长度为i+1的上升子列中末尾元素的最小值(不存在的话为inf)

dp[max_n]初始化为inf,按顺序逐个考虑数列的元素,对于每个ai,如果i=0||dp[i-1]<ai,就用dp[i]=min(dp[i],ai)更新,最终找出使得dp[i]<inf的最大的i+1即为结果。DP直接实现,可以在O(n^2)的时间内给出结果,但可以进一步优化,dp数组中除inf之外是单调递增的,对于每个ai最多有一次更新,更新的位置可用二分的方法优化,时间复杂度可以降低到O(nlogn)

int dp[max_n]

void solve()

{

fill(dp,dp+n,inf);

for(int i=0;i<n;i++)

*lower_bound(dp,dp+n,a[i])=a[i];

res=lower_bound(dp,dp+n,inf)-dp;

}

// lower_bound()可以从已排好序的a中利用二分搜索找出满足ai>=k的ai的最小的指针,类似的还有upper_bound,找出的为ai>k的最小指针

//求n个有序数组a中k的个数,可以用:upper_bound(a,a+n,k)-lower_bound(a,a+n,k);

时间: 2024-10-18 12:54:45

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