算法学习——动态规划

核心思想

  • 自底向上,对应于递归的自上而下
  • 状态(数值)转移(一步步)方程(求解)
  • 要进行空间优化(减少重复求解次数)
  • 使用场景:不要求列出问题的所有解,只要求计算解的数目或找出其中一个最优解

如果说贪心是局部最优,动态规划就是全局最优

通用解法

  • 将问题拆分为子问题
    • 什么是子问题:子问题与原问题形式相同或相似,但规模更小
    • 限制:子问题求出的解要记录(选择最优情况),优化子问题求解次数
    • 求解:使用状态转移方程
  • 确定状态
    • 什么是状态:和子问题相关变量的一组取值(为了方便计算存储的数据)
    • 怎么存储:是选择一维还是二维数组还是其他数据结构呢
  • 分析边界状态
    • 状态数组的边界部分(推断已知数据填起始值)
  • 确定状态转移方程
    • 使用已知的状态(已经存储的数据)求出未知状态(待求解数据)
    • 转移过程:类似于递归
    • 类似时刻的概念,t0 时刻的值 和 t1 时刻的值
  • 根据方程遍历


    dp.png

状态转移方程 tips

  • 每次只消除一个变量,来寻找状态转移方程
  • 若无明显确定的初始状态,可全部初始化为某个一般值,并按照某种排序顺序进行递归遍历更新 ( 感觉像数学题,不会就填 012 )
  • 若无法形成递推关系,则考虑状态里的变量是不是少了

使用场景

不要求列出问题的所有解,只要求计算解的数目或找出其中一个最优解

看到动态规划,我的第一反应是《运筹学》中的动态规划,然而在众多算法讲解下我关注矛盾点逐渐偏移,还好拽回来了。这俩玩意是一个东西,细节略有不同,相关文章3也讲了这个问题。

运筹学中,如果遇到在某个限制条件下求最优解的问题(如背包问题),则可以使用动态规划。基本概念有6个:

  • 阶段(问题划分为多个相互联系的时刻)
  • 状态(每个阶段问题的状况)
  • 决策(当过程处于某阶段的某状态时,可以做出的不同决定,会影响下一阶段状态)
  • 策略(决策按顺序排列的集合,要寻找最优策略)
  • 状态转移方程(一个状态到另一个状态的演变过程)
  • 指标函数和最优值函数(指标函数:衡量过程优劣的数量指标,如各阶段指标的或者乘积,最优值函数:指标函数的最优值,minmax

其强调了策略的概念,结合该点能更快的识别动态规划问题。


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