DP(动态规划)学习小结

1.什么样的问题适合动态规划?
基本上有两个特征:(a)是一个最优化问题(optimal);(b)有个最优子结构(substructure),状态转移只依赖最近的几项,这点类似递归。
具体例子参见:LCS(longest common substring),背包问题,最少硬币等等。

2.和递归有什么不同?
递归只是一种写法。
最大的不同是有重叠的子问题。递归算法一般来说是可以解决动态规划问题,但是复杂度相比穷举几乎没有改善,这时,如果画出解决流程的决策树,就会发现有很多重叠的子问题。
这点带来的好处就是可以大幅度减少运算。比如最简单的memo法(判断子问题算过就不再算),还有直接正序计算。这里的正序计算就是一般意义上的动态规划法。

3.例题
a.最长的升序的子序列(子序列和子串的区别是不用连续):
技巧是建立状态转移:以每个序列的结尾的数作为下标,以长度作为状态值,这样新来一个就好判断了。

b.区间和最大:
技巧是状态转移:下标是数列的下标,记录的是以当前下标指向的数结尾的和最大的区间(注意,没有定区间起点,这个可以最后再找最大的,定了区间的终点,这样就容易递归了)

c.长度为n的01组成的字符串,不含连续3个0。问:有几种?
dp(i,0)以0结尾的长度为i的字符串有几种;dp(i,1)以1结尾的....;
然后枚举i-1和i-2的情况,如果同时为0,那么i位置只能为0。所以,
dp(i,0)=dp(i-1,0) + dp(i-1,1) - dp(i-2,0)
dp(i,1)=dp(i-1,0) + dp(i-1,1)
结果是dp(n,0)+dp(n,1)

d.p次入栈,q次出栈的可能的顺序有几种?
也是枚举末尾状态:末尾是出栈/入栈,所以,f(p,q)=f(p-1,q)+f(p,q-1)

e.n堆石子,构成一个vector,每次合并相邻的两堆,消耗是这两堆石子数目之和,问怎么合并消耗最小,最小是多少?
dp(i,j)表示从i~j合并的最小消耗,那么求dp(i,j)可以枚举最后一步是合并的哪两个部分。这个题没有特别巧妙的方法,复杂度为O(n^3)
进阶1:n堆石子,每次合并任意两堆,最小消耗是多少?
找最小的两堆合并,完了把这堆加入,再找最小的两堆合并,一直下去
进阶2:n堆石子,每次合并堆的数目必须小于等于m,最小消耗是多少?
可以用m-叉树来说明这个问题。其逻辑见下一题(Huffman编码)。假设已经说明了我们只要第一次合并是小于m的,其他都是m次,那么根据n,可以求出m来(n-(x-1)-k(m-1)=1),这样就完全确定了。为什么要小于m只能是在第一次:不然可以把叶子节点移到上面去,消耗是减小的。

f.Huffman编码:根据每个字母出现的频率,确定其Huffman编码(01组成,任何一个字母的编码不能是其他编码的前缀)
这里的逻辑也是一直找最小的堆合并。用树来模拟这个过程:从叶子节点开始建,找频率最低的两个,然后


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