第三十八天 | 动态规划 part01

前置知识

文字讲解:动态规划理论基础

视频讲解:https://www.bilibili.com/video/BV13Q4y197Wg

动态规划-总结大纲1.jpg

做题步骤:

  • 找问题的最好方式就是把dp数组打印出来,搞清楚每一个值代表的含义
  • 递推公式
  • dp数组初始化、遍历顺序

509. 斐波那契数

题目链接/文字讲解:斐波那契数

视频讲解:https://www.bilibili.com/video/BV1f5411K7mo

题设:斐波那契数(通常用 F(n) 表示)形成的序列称为 斐波那契数列 。该数列由 01 开始,后面的每一项数字都是前面两项数字的和。也就是:

F(0) = 0,F(1) = 1
F(n) = F(n - 1) + F(n - 2),其中 n > 1

给定 n ,请计算 F(n)

思路:动规五部曲:

要用一个一维dp数组来保存递归的结果

1.确定dp数组以及下标的含义-dp[i]的定义为:第i个数的斐波那契数值是dp[i]

2.确定递推公式-状态转移方程 dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2];

3.dp数组如何初始化

4.确定遍历顺序-dp[i]是依赖 dp[i - 1] 和 dp[i - 2],那么遍历的顺序一定是从前到后遍历的

5.举例推导dp数组

class Solution {
    public int fib(int n) {
        if (n <= 1) return n;
        int[] dp = new int[n + 1];
        dp[0] = 0;
        dp[1] = 1;
        for (int i = 2; i < dp.length; i++) {
            dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2];
        }
        return dp[n];
    }
}

70. 爬楼梯

题目链接/文字讲解:爬楼梯

视频讲解:https://www.bilibili.com/video/BV1f5411K7mo

题设:假设你正在爬楼梯。需要 n 阶你才能到达楼顶。

每次你可以爬 12 个台阶。你有多少种不同的方法可以爬到楼顶呢?

思路:动规五部曲:

定义一个一维数组来记录不同楼层的状态

1.确定dp数组以及下标的含义-dp[i]: 爬到第i层楼梯,有dp[i]种方法

2.确定递推公式-dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2] 。

3.dp数组如何初始化-再回顾一下dp[i]的定义:爬到第i层楼梯,有dp[i]种方法。

题目中说了n是一个正整数,题目根本就没说n有为0的情况。

只初始化dp[1] = 1,dp[2] = 2,然后从i = 3开始递推,这样才符合dp[i]的定义。

4.确定遍历顺序-从递推公式dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2];中可以看出,遍历顺序一定是从前向后遍历的

5.举例推导dp数组

20210105202546299.png
class Solution {
    public int climbStairs(int n) {
        if (n <= 2) return n;
        int[] dp = new int[n + 1];
        dp[1] = 1;
        dp[2] = 2;
        for (int i = 3; i < dp.length; i++) {
            dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2];
        }
        return dp[n];
    }
}

和斐波那契基本没区别。当然,还可以拓展一下,若是每步可走1-m怎么办,这种情况其实和背包问题相似。

746. 使用最小花费爬楼梯

题目链接/文字讲解:使用最小花费爬楼梯

视频讲解:https://www.bilibili.com/video/BV16G411c7yZ

题设:给你一个整数数组 cost ,其中 cost[i] 是从楼梯第 i 个台阶向上爬需要支付的费用。一旦你支付此费用,即可选择向上爬一个或者两个台阶。

你可以选择从下标为 0 或下标为 1 的台阶开始爬楼梯。请你计算并返回达到楼梯顶部的最低花费。

思路:动规五部曲:

1.确定dp数组以及下标的含义-dp[i]: 爬到第i层楼梯,消耗的最少费用。

2.确定递推公式-当前为第i个台阶,爬过它所需要的最少消耗为其本身消耗+min(第i-1个台阶消耗,第i-2个台阶消耗)。

3.dp数组如何初始化-再回顾一下dp[i]的定义:dp[0]=cost[0],dp[1]=cost[1]。(可以选择从0/1开始)

4.确定遍历顺序-从下往上爬,遍历顺序一定是从前向后遍历的。不需要考虑数组长度为0,1的情况。

5.举例推导dp数组。

class Solution {
    public int minCostClimbingStairs(int[] cost) {
        if (cost.length == 2) return Math.min(cost[1], cost[0]);
        int[] dp = new int[cost.length];
        dp[0] = cost[0];
        dp[1] = cost[1];
        for (int i = 2; i < dp.length; i++) {
            dp[i] = Math.min(dp[i - 1], dp[i - 2]) + cost[i];
        }
        return Math.min(dp[cost.length - 1], dp[cost.length - 2]);
    }
}
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