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动态规划的基本思想类似于分治法,但是由于通常情况下许多子问题可能是相同的,所以动态规划法仅对每个子问题求解一次,这样就减少了计算量。 也就是说 —— 一旦某个给定子问题的解已经算出,则以填表形式将它存储,下次需要时直接拿出来用就好了。
想要了解分治法基本思想的宝宝可以康康我的这篇文章:
分治法的基本思想及步骤https://blog.csdn.net/a1b2c3666666/article/details/138425914?spm=1001.2014.3001.5502
简单说明了动态规划是怎么一回事儿,接下来我们来系统详细地梳理一遍ovo
(1)分治:
将原问题分解为更小、更易求解的子问题,然后对子问题进行求解,并最终产生原问题的解
(2)解决冗余:
求解过程中,所有子问题只求解一次并以表的方式保存,对于相同子问题并不重复求解而通过查表的方式获得。
(1)相同之处:基于分治思想
(2)不同之处:分治法中各个子问题是独立的,而动态规划方法中允许子问题之间存在重叠。
什么类型的问题适合用动态规划法来解决呢?
(1)最优子结构:
问题可以分解为子问题,且这些子问题的最优解可以组合成原问题的最优解。
(2)重叠子问题:
在解决过程中,相同的子问题会被多次遇到,可以通过存储这些子问题的解来提高效率。
(3)无后效性:
某阶段状态一旦确定,就不会受到之后阶段决策的影响
(1)定义状态:
确定问题的状态,即描述问题的变量和参数。
(2)初始化边界条件:
确定问题的初始状态或边界情况,作为递推的基础。
(3)确定状态转移方程:
根据问题的特点,确定状态之间的关系,即如何从前一个或多个状态转移到下一个状态。
(4)迭代计算:
从基础情况出发,逐步构建出整个问题的解。
(5)返回结果:
根据最终的状态,得到问题的最优解。
在这里我们以斐波那契数列(兔子数列)为例,来计算第n项的值:
伪代码如下:
def fibonacci(n):
if n == 0:
return 0
if n == 1:
return 1
dp = [0] * (n+1) //用列表dp
来存储已经计算过的斐波那契数列的值,避免重复计算
dp[0] = 0
dp[1] = 1
for i in range(2, n+1):
dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2] //通过递推关系,逐步计算出第n项的值
return dp[n] //返回dp[n]即为所求的斐波那契数列的第n项
动态规划在计算机科学、运筹学、经济学等领域都有广泛的应用,特别是在算法竞赛和面试中,动态规划问题经常出现,掌握动态规划对于解决这类问题至关重要。
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