动态规划

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动态规划,不仅仅是一种解题方式,更是是一种思想。

我做过一些动态规划的题目,但仅仅是一些简单的,就是凭感觉写出来的,虽然AC了,但并不明白为什么。这就导致当我遇到一些难一点的动态规划我就完全没有思路,即使是知道这题就是动态规划,但就是一行代码也写不出来。其实,只要看看题解,也能明白个七七八八,但就是自己上不了手。这种感觉,就好像“我会了”“我会个屁”。难受的一批。

所以,今天就重新认识了一下动态规划。

什么是动态规划

动态规划,英文:Dynamic Programming,简称DP,如果某一问题有很多重叠子问题,使用动态规划是最有效的。

所以动态规划中每一个状态一定是由上一个状态推导出来的,这一点就区分于贪心,贪心没有状态推导,而是从局部直接选最优的。至于贪心,有所耳闻,之后必定拿下。

动态规划的解题步骤

做动规题目的误区: 就是以为把状态转移公式背下来,照葫芦画瓢改改,就开始写代码。这就是我的状态,看看题解,以为自己会了,再做一遍还是个大睁眼

状态转移公式(递推公式)是很重要,但动规不仅仅只有递推公式。

对于动态规划问题,我将拆解为如下五步曲,这五步都搞清楚了,才能说把动态规划真的掌握了!

  1. 确定dp数组(dp table)以及下标的含义
  2. 确定递推公式
  3. dp数组如何初始化
  4. 确定遍历顺序
  5. 举例推导dp数组
  6. 状态压缩(一般不需要,优化使用)

一些同学可能想为什么要先确定递推公式,然后在考虑初始化呢?

因为一些情况是递推公式决定了dp数组要如何初始化!

动态规划应该如何debug

找问题的最好方式就是把dp数组打印出来,看看究竟是不是按照自己思路推导的!

当遇到问题后,其实可以自己先思考这三个问题:

  • 这道题目我举例推导状态转移公式了么?
  • 我打印dp数组的日志了么?
  • 打印出来了dp数组和我想的一样么?

这样就可以解决大多问题

另外,dp的几大类型

  • 基础题目
  • 背包问题
  • 打家劫舍
  • 股票问题
  • 子序列问题

下面通过一个简单的例子使用以下递归五部曲

力扣题目链接

斐波那契数,大家应该都了解,相信很多人第一次见这个题目是使用递归解决的。但这个作为动态规划的入门题目应该很合适

动态规划

动规五部曲:

这里我们要用一个一维dp数组来保存递归的结果

  1. 确定dp数组以及下标的含义

dp[i]的定义为:第i个数的斐波那契数值是dp[i]

  1. 确定递推公式

为什么这是一道非常简单的入门题目呢?

因为题目已经把递推公式直接给我们了:状态转移方程 dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2];

  1. dp数组如何初始化

题目中把如何初始化也直接给我们了,如下:

dp[0] = 0;
dp[1] = 1;
  1. 确定遍历顺序

从递归公式dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2];中可以看出,dp[i]是依赖 dp[i - 1] 和 dp[i - 2],那么遍历的顺序一定是从前到后遍历的

  1. 举例推导dp数组

按照这个递推公式dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2],我们来推导一下,当N为10的时候,dp数组应该是如下的数列:

0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55

如果代码写出来,发现结果不对,就把dp数组打印出来看看和我们推导的数列是不是一致的。

完整代码

Java

class Solution {
    public int fib(int n) {
        if (n < 2) return n;
        int a = 0, b = 1, c = 0;
        for (int i = 1; i < n; i++) {
            c = a + b;
            a = b;
            b = c;
        }
        return c;
    }
}
//非压缩状态的版本
class Solution {
    public int fib(int n) {
        if (n <= 1) return n;             
        int[] dp = new int[n + 1];
        dp[0] = 0;
        dp[1] = 1;
        for (int index = 2; index <= n; index++){
            dp[index] = dp[index - 1] + dp[index - 2];
        }
        return dp[n];
    }
}

最后

我只是个菜鸟,想学习一点算法,各位大佬有好的学习资源还求分享。

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