【算法参考】动态规划1

1.什么是动态规划

动态规划,和分治法一样,是通过组合子问题的解而解决整个问题的。但不同的是,分治算法是指将问题划分成一些独立的子问题,递归求解各子问题,然后合并子问题的解而得到原问题的解。而动态规划适用于子问题不是独立的情况,也就是各子问题包含公共的子子问题。动态规划对每个子子问题只求解一次,将其结果保存在一张表中,从而避免每次遇到各个子问题时重新计算答案。

2.动态规划中的几个重要性质

2.1最优子结构:

用动态规划求最优化问题的第一步是描述最优解的结构。如果问题的一个最优解中包含子问题的最优解,则该问题具有最优子结构。当一个问题具有最优子结构时,提示我们动态规划可能会适用(注意,在这种情况下,贪心策略可能也是适用的)在动态规划中,我们利用子问题的最优解来构造问题的一个最优解。不妨举例说明,对于0-1背包问题中,若f[i][j]表示考虑前i个物品,背包容量是j时的背包内物品的最大收益值,则f[i][j] = max { f[i-1][j] , f[i-1][j-V[i]] + P[i]}其中P[i]为第i个物品的收益值 ,那么若f[i-1][j] 或者f[i-1][j-V[i]]不是最优的,则f[i][j]也不会是最优解,这就是最优子结构。

2.2重复子问题:

所谓的重叠子问题,既当一个递归算法不断调用同一个问题时,我们说该最优问题包含重叠子问题的情况,针对这种情况提出了两种方案,一是:记忆化搜索(即备忘录算法);二是:自底向上的递推。这也是dp思想的关键所在。具体可以参见数字三角形的例子(参见刘汝佳《算法竞赛入门经典》),重复计算d(3,2),d(4,2)和d(4,3)的情况。

2.3状态:

状态是一个很重要的概念,如果算法基础过关,那么,成功的为一个题目设计出状态的时候,动态规划已经完成了一大半。其实对于一个实际问题,要是能识别出来是用dp方法解决,并且能定义状态,问题就豁然开朗了。下一步就是找粗状态转移方程了。

2.4状态转移方程:

状态转移方程是动态规划算法的核心所在,是实现算法的关键。动态规划中本阶段的状态往往是上一阶段状态和上一阶段决策的结果。也就是从一个状态到另一个状态用到的公式。例如0-1背包中的f[i][j] = max { f[i-1][j] , f[i-1][j-V[i]] + P[i]}。

3.动态规划什么时候用

动态规划通常应用于最优化问题。这类问题可能有许多种可行解,每个解都有一个值,而我们希望找到一个具有最优(最大或最小)值的解。称这样的问题为该问题的“一个”最优解(而不是“确定的”最优解),因为可能存在多个取最优解的值。

动态规划使用的基本条件就是:

1)最优子结构性质

2)子问题重叠性质

在应用动态规划时,对于重复出现的子问题,只需在第一次遇到时加以求解,并把答案保存起来,以便以后再遇到时直接引用,不必重新求解,从而大大地提高解题的效率。相比之下,一般的搜索技术,对于某个子问题,不管是否已经求解过,只要遇上,就会再次对它求解,因而影响了解题的效率。

时间: 2024-10-25 09:41:50

【算法参考】动态规划1的相关文章

算法导论--动态规划(装配线调度)

装配线问题: 某个工厂生产一种产品,有两种装配线选择,每条装配线都有n个装配站.可以单独用,装配线1或2加工生产,也可以使用装配线i的第j个装配站后,进入另一个装配线的第j+1个装配站继续生产.现想找出通过工厂装配线的最快方法. 装配线i的第j个装配站表示为Si,j,在该站的装配时间是ai,j 如果从 Si,j装配站生产后,转移到另一个生产线继续生产所耗费的时间为ti,j 进入装配线花费时间ei,完成生产后离开装配线所耗费时间为xi 令f*表示通过生产所有路线中的最快的时间 令fi[j]表示从入

算法导论--动态规划(钢条切割)

钢条切割问题 现有一段长度为n英寸的钢条和一个价格表pi,求切割方案使销售利益最大rn最大 长度为n英寸的钢条共有2n?1种不同的切割方案,因为可以每个整英寸的位置都可以决定切割或者不切割. 为了得到rn最大,可以把这个问题分成子问题求解,先切一刀,再考虑余下的部分的最大收益即求 rn=max{pk+rn?k}(k=1,2,3-n-1), pk部分不进行继续切割,直接作为一个整体售出 ; rn?k部分继续切割,考虑所有的情况,分成子问题. 求出所有k值对应的收益最大者作为rn 也有可能不进行任何

经典算法宝典——动态规划思想(六)(2)

1.01背包问题 有N件物品和一个容量为V的背包,第i件物品的体积是c[i],价值是w[i].求解将哪些物品装入背包可使价值总和最大. 解析: 这是最基础的背包问题,特点是每种物品仅有一件,可以选择放或不放.用子问题定义状态,即f[i][v]表示前i件物品恰放入一个容量为v的背包可以获得的最大价值.其状态转移方程便是f[i][v] = max{f[i-1][v], f[i-1][v-c[i]]+w[i]},这个方程非常重要,基本上所有跟背包相关的问题的方程都是由它衍生出来的,所以有必要将它详细解

贪心算法和动态规划算法

动态规划和贪心算法都是一种递推算法 即均由局部最优解来推导全局最优解 (不从整体最优解出发来考虑,总是做出在当前看来最好的选择.) 不同点: 贪心算法 与动态规划的区别:贪心算法中,作出的每步贪心决策都无法改变,由上一步的最优解推导下一步的最优解,所以上一部之前的最优解则不作保留. 能使用贪心法求解的条件:是否能找出一个贪心标准.我们看一个找币的例子,如果一个货币系统有三种币值,面值分别为一角.五分和一分,求最小找币数时,可以用贪心法求解:如果将这三种币值改为一角一分.五分和一分,就不能使用贪心

活动选择问题(贪心算法vs动态规划)

活动选择问题贪心算法vs动态规划 基础知识 1-1动态规划 1-2贪心算法 1-3贪心算法vs动态规划 活动选择问题描述 活动选择问题最优子结构 活动选择问题算法设计 4-1贪心算法之选择最早结束活动 4-1-1递归贪心算法 4-1-2迭代的方式进行 4-2贪心算法之选择最短时长活动 4-3动态规划方法实现 4-3-1自上而下的实现 4-3-2自下而上的实现 结论 活动选择问题(贪心算法vs动态规划) 1.基础知识 在讲解活动选择问题之前,我们首先来介绍一动态规划和贪心算法的基础知识 1-1.动

算法题目: 动态规划 之 最短编辑距离

问题: 对于长度相同的2个字符串A和B,其距离定义为相应位置字符距离之和.2个非空格字符的距离是它们的ASCII码之差的绝对值:空格与空格的距离为0,空格与其他字符的距离为一个定值k.在一般情况下,字符串A和B的长度不一定相同.字符串A的扩展是在A中插入若干空格字符所产生的字符串.在字符串A和B的所有长度相同的扩展中,有一对距离最短的扩展,该距离称为字符串A和B的扩展距离.对于给定的字符串A和B,设计一个算法,计算其扩展距离. 测试数据: 输入:cmc      snmn        2   

算法导论--动态规划(矩阵链乘法)

矩阵链乘法问题 给定一个n个矩阵的序列?A1,A2,A3...An?,我们要计算他们的乘积:A1A2A3...An.因为矩阵乘法满足结合律,加括号不会影响结果.可是不同的加括号方法.算法复杂度有非常大的区别: 考虑矩阵链:?A1,A2,A3?.三个矩阵规模分别为10×100.100×5.5×50 假设按((A1A2)A3)方式,须要做10?100?5=5000次,再与A3相乘,又须要10?5?50=2500,共须要7500次运算: 假设按(A1(A2A3))方式计算.共须要100?5?50+10

算法导论--贪心算法与动态规划(活动选择问题)

活动选择问题 有一个教室,而当天有多个活动,活动时间表如下:找出最大兼容活动集!活动已按结束时间升序排序. 动态规划 采用动态规划需要满足两个条件:1.最优子结构2.子问题重叠 令Sij表示在ai结束后和aj开始前活动的集合,假定Aij为活动集合Sij的最大兼容子集,其中包含活动ak.问题变成求Sik与Skj最大兼容活动子集Aik与Akjz.我们用c[i,j]表示Sij的最优解的大小. 则c[i,j] = c[i,k]+c[k,j]+1;最后我们需要遍历所有可能的k值,找出最大的一个划分作为c[

十大基础实用算法之动态规划

动态规划(Dynamic programming)是一种在数学.计算机科学和经济学中使用的,通过把原问题分解为相对简单的子问题的方式求解复杂问题的方法. 动态规划常常适用于有重叠子问题和最优子结构性质的问题,动态规划方法所耗时间往往远少于朴素解法. 动态规划背后的基本思想非常简单.大致上,若要解一个给定问题,我们需要解其不同部分(即子问题),再合并子问题的解以得出原问题的解. 通常许多子问题非常相似,为此动态规划法试图仅仅解决每个子问题一次,从而减少计算量: 一旦某个给定子问题的解已经算出,则将

算法导论--动态规划(最长公共子序列)

最长公共子序列问题(LCS) 给定两个序列X=?x1,x2,x3...xm?和Y=?y1,y2,y3...xn?,求X和Y的最长公共子序列. 例如:X=?A,B,C,B,D,A,B?,和Y=?B,D,C,A,B,A?,的最长公共子序列为?B,C,B,A?,长度为4: 对于此问题,可以采用暴力求解的方式来比对,即穷举出X的所有子序列,用每个子序列与y做一 一比较.假如X序列共有m个元素,对每个元素可以决定选或不选,则X的子序列个数共有2m个,可见与长度m呈指数阶,这种方法效率会很低. 动态规划 前