动态规划的特点

动态规划是在本世纪50年代初,为了解决一类多阶段决策问题而诞生的。<?xml:namespace prefix = o ns = “urn:schemas-microsoft-com:office:office” />

多阶段决策问题:

  多阶段决策过程,是指这样的一类特殊的活动过程,问题可以按时间顺序分解成若干相互联系的阶段,在每一个阶段都要做出决策,全部过程的决策是一个决策序列。要使整个活动的总体效果达到最优的问题

多阶段决策问题包含两个要素:阶段和决策

阶段:将所给问题的过程,按时间或空间特征分解成若干相互联系的阶段,以便按次序去求每阶段的解。

阶段的两个特点,一是“相互联系”,二是“次序”。

状态:各阶段开始时的客观条件叫做状态。描述各阶段状态的变量称为状态变量,常用sk表示第k阶段的状态变量,状态变量sk的取值集合称为状态集合,用Sk表示。状态是阶段的属性。每个阶段通常包含若干个状态,用以描述问题发展到这个阶段时所处在的一种客观情况。

应用动态规划的一个重要条件。那就是将各阶段按照一定的次序排列好之后,对于某个给定的阶段状态,它以前各阶段的状态无法直接影响它未来的发展,而只能通过当前的这个状态。换句话说,每个状态都是过去历史的一个完整总结[1]。这就是无后效性

决策:当各段的状态取定以后,就可以做出不同的决定,从而确定下一阶段的状态,这种决定称为决策。表示决策的变量,称为决策变量,常用uk(sk)表示第k阶段当状态为sk时的决策变量。在实际问题中,决策变量的取值往往限制在一定范围内,我们称此范围为允许决策集合。常用Dk(sk)表示第k阶段从状态sk出发的允许决策集合。显然有uk(sk)属于Dk(sk)。

决策变量的确定是很重要的

有了决策,我们可以定义状态转移:动态规划中本阶段的状态往往是上一阶段和上一阶段的决策结果,由第k段的状态sk和本阶段的决策uk确定第k+1段的状态sk+1的过程叫状态转移。状态转移规律的形式化表示sk+1=Tk(sk,uk)称为状态转移方程。

各段决策确定后,整个问题的决策序列就构成一个策略,用p1,n={u1(s1),u2(s2),…, un(sn)}表示。对每个实际问题,可供选择的策略有一定范围,称为允许策略集合,记作P1,n,使整个问题达到最有效果的策略就是最优策略

运用动态规划的一个前提即这个过程的最优策略应具有这样的性质:无论初始状态及初始决策如何,对于先前决策所形成的状态而言,其以后的所有决策应构成最优策略[1]。这就是最优化原理。简言之,就是最优策略的子策略也是最优策略 

最优化原理与无后效性 

  最优化原理定位在运用动态规划的前提。这是因为,是否符合最优化原理是一个问题的本质特征。对于不满足最优化原理的一个多阶段决策问题,整体上的最优策略p1,n同任何一个阶段k上的决策uk或任何一组阶段k1…k2上的子策略pk1,k2都不存在任何关系。如果要对这样的问题动态规划的话,我们从一开始所作的划分阶段等努力都将是徒劳的。 

  无后效性定位在应用动态规划的条件,是因为动态规划是按次序去求每阶段的解,如果一个问题有后效性,那么这样的次序便是不合理的。但是,我们可以通过重新划分阶段,重新选定状态,或者增加状态变量的个数等手段,来是问题满足无后效性这个条件。说到底,还是要确定一个。 

  在信息学的多阶段决策问题中,绝大部分都是能够满足最优化原理的,但它们往往会在后效性这一点上来设置障碍。所以在解题过程中,我们会特别关心。对于有序的问题,就会考虑到动态规划;对于无序的问题,也会想方设法来使其有序。 

    原文作者:动态规划
    原文地址: https://blog.csdn.net/crazyboy2005/article/details/2673357
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