动态规划-Dynamic programming(虽然没图没人看)

动态规划(programming在这里是规划的意思)算法设计技术由二十世纪五十年代的美国卓越数学家理查德.贝尔曼发明,它主要用来解决这种问题:

问题是由交叠的子问题构成的,按照动态规划,与其对子问题一次又一次地求解,还不如对每个较小的子问题只求解一次(斐波那契数列)并把结果记录在表中,这样就可以从表中得到原始问题的解。

三大经典例题

1.币值最大化问题

给定一排n个硬币,其面值均为整数C1, C2, …, Cn, 这些整数并不一定两两不同。问如何选择硬币,使得在其原始位置互不相邻的条件(也就是说选了第i个就不能选第i+1个)下,所选硬币的总金额最大。

设最大可选金额为F(n),首先根据是否包含Cn将所有的可选计划分为两组

  1. 包含Cn,F(n)=Cn+F(n-2) 互不相邻,选了Cn就不能选Cn-1
  2. 不包含Cn,F(n)=F(n-1)
    在这里F(n-1~0)是已经得出的,所以使F(n)取最大值的就是F(n-1)和Cn+F(n-2)中的最大值
    初始条件F(0)=0(啥都没选当然为0)
    假设 n=2 C1=5,C2=4。
  • F(0)=0
  • F(1)=5
  • F(2)=5
    容易看出这里的F(n)选的是2

综上所述

F(n)=max(F(n-1),Cn+F(n-2));
//自底向上求最大金额即从F(2)开始求知道F(n)
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;
int CoinRow(int c[],int n)//下标从1开始
{
    int F[n];
    F[0]=0;
    F[1]=c[1];

    for(int i=2;i<n;i++)
        F[i]=max(c[i]+F[i-2],F[i-1]);
    return F[n-1];
}

int main()
{
    int n=7;
    int c[n]={0,5,1,2,10,6,2};
    cout<<CoinRow(c,n);
    return 0;
}
  1. 找零问题

需找零金额为n,最少要用多少面值为d1<d2<…<dn的硬币

设F(n)为找零n元所需要的最少硬币数
显然F(0)=0;

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

思考一下上述公式是成立的,因此选取使n-di最小(但是不能为负数)的di才能获得最小的F(n),使用与上题相同的思想从底向上计算。


#include <iostream>
using namespace std;


int ChangeMaking(int D[],int length,int n)//0舍去不用
{
    int F[n+1];
    F[0]=0;
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        int temp=D[length-1]+1;
        for(int j=1;j<length&&i>=D[j];j++)
            temp=min(F[i-D[j]],temp);
        F[i]=temp+1;
    }
    return F[n];
}

int main()
{
    int D[3]={1,3,4};
    cout<<ChangeMaking(D,3,6);
    return 0;
}
  1. 硬币收集问题

在n*m格木板中放有一些硬币,每格的硬币数目最多一个,在木板左上方的机器人要尽可能多的收集硬币,机器人只能向右、向下运动,找出机器人能找到的最大硬币数并给出相应的路径。

设F[i,j]为机器人移动到[i,j]收集到的硬币数,M[row,col]为硬币分布
因为只能向右或向下移动因此

F[i,j]=max(F[i,j-1],F[i-1,j])

对于第一行和第一列

F[1,i]=F[1,i-1]+M[1,i]  2<=i<=col
F[j,1]=F[j-1,1]+M[j,1]  2<=j<=row

这样跌倒计算出所有F[i,j]的值,F[row,col]即为硬币最大值,要获得路径就对max进行改造,记下两者中最大者的坐标(注意不止一条可行路径,如果两者相等就可以划分成两条路径)

#include<iostream>
using namespace std;
int RobotCollection(int M[][7],int row,int col)
{
    int F[row][col];
    F[1][1]=M[1][1];
    for(int j=2;j<col;j++)
       F[1][j]=F[1][j-1]+M[1][j];

    for(int i=2;i<row;i++)
    {
     F[i][1]=F[i-1][1]+M[i][1];
        for(int j=2;j<col;j++)
            F[i][j]=max(F[i][j-1],F[i-1][j])+M[i][j];
    }

 return F[row-1][col-1];
}
int main()
{
    int M[6][7]={
        {0,0,0,0,0,0,0},
        {0,0,0,0,0,1,0},
        {0,0,1,0,1,0,0},
        {0,0,0,0,1,0,1},
        {0,0,0,1,0,0,1},
        {0,1,0,0,0,1,0}
    };
    cout<<RobotCollection(M,6,7);
    return 0;


}
    原文作者:alonwang
    原文地址: https://www.jianshu.com/p/9135c3d9b22d
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