算法:动态规划

  • 性质:用于求解最优化问题。
    • 最优子结构:当前问题的最优解包含子问题的最优解。
    • 重叠子问题:再求取当前最优解的过程中,存在对相同子问题的重复计算。
  • 70 爬楼梯
    递推式:f(n) = f(n-1) + f(n-2)
  • 121 买卖股票的最佳时机
    递推式:f(n) = max(f(n-1),v(n)-min(v(1)...v(n-1)))
    自底向上法:
    • i=1时,f(i)=0;
    • 用两个变量分别保存f(i)min(v(1)...v(i)).
  • 53 最大子序和
    递推式:f(n) = max(f(n-1),{max}_{1{\leq}i{\leq}n}sum(v(i)...v(n)))
    自底向上法:
    • sum{\leq}0时,sum = v(i);
    • sum>0时,sum = sum + v(i)
    • maxSum记录最大子序和
  • 198 打家劫舍
    递推式:f(n) = max(f(n-1), f(n-2)+v(n))
int rob(int* nums, int numsSize){
    // dp: c[i]=max(c[i-2]+num[i], c[i-1])
    int maxMoney = 0;
    int pre1 = 0;
    int pre2 = 0;
    for (int i=0; i<numsSize; i++){
        if (pre1+nums[i]>=pre2){
            maxMoney = pre1+nums[i];
        }else{
            maxMoney = pre2;
        }
        pre1 = pre2;
        pre2 = maxMoney;
    }
    return maxMoney;
}
  • 55 跳跃游戏
    递推式:bool(n) = bool(n-1) \cap \exists_{i\in1...n-1}((v(i)-n+i ) \geq 0)
    自底向上法:
    • maxPosition记录当前数组能往下走的最大步(每步减1):
      maxPosition(i) = max(maxPosition(i-1), v(i))
  • 62 不同路径
    动态规划,递推式:
    c[i][j] = \begin{cases}1& i=0,j=0\\ c[i-1][j]+c[i][j-1]& otherwise\end{cases}
    组合数学:c[m][n] = C(m+n-2, m-1)
  • 322 零钱兑换
    递推式:f(n) = min(f(n-c_1), f(n-c_2),..., f(n-c_k)) + 1, where, n-c_i\geq0
  • 300 最长上升子序列
    递推式:f(n) = max(f(n-1),{argmax}_{1{\leq}k{\leq}n}length(substring(i_1i_2...i_{k-1}n)))
    自底向上法:
    • 用一个数组记录当前的LIS, dp值记录其长度。
    • 迭代i时,查找v(i)在LIS数组中的位置,并放入相应位置。(升序数组可用二分查找法)
int lengthOfLIS(int* nums, int numsSize){
    int dp = 0;
    int lisArr[numsSize+1];
    for (int i=0; i<numsSize; i++){
        if (i==0 || nums[i]>lisArr[dp-1]){
            lisArr[dp] = nums[i];
            dp++;
        }else{
            for (int j=0; j<dp; j++){ // 可用二分查找法,O(logn)
                if (nums[i]<=lisArr[j]){
                    lisArr[j] = nums[i];
                    break;
                }
            }
        }
    }
    return dp;
}
  • 1035 不相交的线
    这是一道经典DP题目变型:最长公共子串LCS
    递推式:
    c[i][j] = \begin{cases}0& i=0 {\cup} j=0\\c[i-1][j-1]+1& v(i)=v(j)\\ max(c[i-1][j],c[i][j-1])& v(i){\ne}v(j)\end{cases}
public int maxUncrossedLines(int[] A, int[] B) {
    // Longest common subsequence
    int alen = A.length;
    int blen = B.length;
    int[][] c = new int[alen+1][blen+1];
    for (int i=1; i<alen+1; i++){
        for (int j=1; j<blen+1; j++){
            if (A[i-1]==B[j-1]) // 如果最后的两个值相等
                c[i][j]=c[i-1][j-1]+1;
            else if (c[i-1][j]>c[i][j-1]){ // 如果最后两值不等
                c[i][j] = c[i-1][j]; // 取[i-1][j]和[i][j-1]最大的一个
            }else
                c[i][j] = c[i][j-1];
        }
    }
    return c[alen][blen];
}
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