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经常使用算法之动态规划法
阅读量:6331 次
发布时间:2019-06-22

本文共 2381 字,大约阅读时间需要 7 分钟。

            上一篇博客我们讲了分治法,紧接着讲动态规划法:动态规划法和分治法类似,它也是将大问题分解成子问题求解,求最优解,不同的是,假设分解的子问题有非常多是同样的,採用分治法同样的子问题会求解多次,非常影响效率;动态规划法呢,它会保存已解决的子问题的答案,再有同样的子问题直接用保存的答案即可了,节省了非常多计算时间。

      如一张图表示:

      

     

例:

解:我们先求F(5)的解,例如以下,以二叉树的结构表示

    通过二叉树,我们注意到,F(n)是通过计算它的两个重叠子问题 F(n-1)和F(n-2)的形式来表达的,所以,能够设计一张表填入n+1个F(n)的值。通过以下的表会发现:后一个数等于前面两个数的和。(这就是著名的斐波那契数)

所以,使用动态规划法的情况,对于一个问题具有的性质能够总结为:最优子结构,重叠子问题

适用情况:

   (1) 最优化原理:假设问题的最优解所包括的子问题的解也是最优的,就称该问题具有最优子结构,即满足最优化原理。

      (2) 无后效性:即某阶段状态一旦确定,就不受这个状态以后决策的影响。也就是说,某状态以后的过程不会影响曾经的状态,仅仅与当前状态有关。

    (3)有重叠子问题:即子问题之间是不独立的,一个子问题在下一阶段决策中可能被多次使用到。(该性质并非动态规划适用的必要条件,可是假设没有这条性质,动态规划算法同其它算法相比就不具备优势)

 应用实例:

  public class CoinsChange {          /**           * 硬币找零:动态规划算法           *            * @param values           *            :保存每一种硬币的币值的数组           * @param valueKinds           *            :币值不同的硬币种类数量,即coinValue[]数组的大小           * @param money           *            :须要找零的面值           * @param coinsUsed           *            :保存面值为i的纸币找零所需的最小硬币数           */         public static void makeChange(int[] values, int valueKinds, int money,                  int[] coinsUsed) {                   coinsUsed[0] = 0;              // 对每一分钱都找零,即保存子问题的解以备用,即填表              for (int cents = 1; cents <= money; cents++) {                       // 当用最小币值的硬币找零时,所需硬币数量最多                  int minCoins = cents;                       // 遍历每一种面值的硬币,看是否可作为找零的当中之中的一个                  for (int kind = 0; kind < valueKinds; kind++) {                                   // 若当前面值的硬币小于当前的cents则分解问题并查表                      if (values[kind] <= cents) {                          int temp = coinsUsed[cents - values[kind]] + 1;                          if (temp < minCoins) {                              minCoins = temp;                          }                      }                  }                  // 保存最小硬币数                  coinsUsed[cents] = minCoins;                       System.out.println("面值为 " + (cents) + " 的最小硬币数 : "                         + coinsUsed[cents]);              }          }                    public static void main(String[] args) {                   // 硬币面值预先已经按降序排列              int[] coinValue = new int[] { 25, 21, 10, 5, 1 };              // 须要找零的面值              int money = 63;              // 保存每个面值找零所需的最小硬币数,0号单元舍弃不用,所以要多加1              int[] coinsUsed = new int[money + 1];                   makeChange(coinValue, coinValue.length, money, coinsUsed);          }      } 

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