初学动态规划

最近在Leetcode上面刷题,刷着刷着以前觉得最难的递归问题也开始有了一些思路,但是又遇到一些涉及动态规划的问题,基本没有思路,每次都是去看别人的Solution之后才恍然大悟,但是自己来写的时候一点也下不了手
看别人的标准解法的时候,总感觉非常抽象,动态规划当中的局部最优解以及全局最优解都是用非常抽象的数据类型来实现的,所以看起来很不容易搞懂,后面我又去反复看了几篇文章,其中有一句

dynamic programming is a method for solving a complex problem by breaking it down into a collection of simpler subproblems, solving each of those subproblems just once, and storing their solutions.

这句话告诉了动态规划有三个最重要的部分

  • 将复杂问题抽象为子问题(也就是很多文章中提到的找到局部最优解的规则)
  • 解决子问题,但是每个子问题只运算一次
  • 储存已解决的子问题

第一点将复杂问题抽象为子问题,这个感觉思路和一般的递归一致,但是后面两点是简单递归所不具备的,简单的递归会重复运算更深层次的子问题,并且也不会储存子问题的运算结果;
贴一个走格子的简单例子上来,假设有长为m,宽为n的矩形格子阵列,每一步只能往上或者往右边走,求从左下角走到右上角一共有多少种走法?
首先拿到这个问题,很容易找到复杂问题与子问题之间的关系:
因为只能往上或者往右走,假设左下角那一点的总走法为 f(m, n),可以将 f(m ,n)分解
f(m ,n) = f(m-1, n) + f(m , n-1)

DP.jpg

然后发现这个问题可以瞬间实现为一段非常简单的递归代码:

def zougezi_recur(n, m):
    if n == 1:
        return 1
    if m == 1:
        return 1
    return zougezi_recur(n-1, m) + zougezi_recur(n, m-1)

但是当格子的数目变大的时候,这个简单的递归就已经吃不消了
所以考虑采用动态规划的思路来解决这个问题,首先我需要找到方法来存储之前的运算结果,然后每一次针对子问题的运算结果都储存于我们设计的这个存储模型当中

从这里就可以看出,动态规划和简单递归还是有所区别的,递归是从最复杂的问题一点点往最简单的问题进行挖掘,比如斐波那契数列,从第n项挖掘到最简单的第1项或者第2项,但是动态规划会从最简单的元素着手,然后一步步生成最复杂的结果

这里我们先构造一个数据模型来存储运算结果,这里我选择用一个字典来存储,因为这个问题当中我们每一次运算结果有长m,宽n两个索引,所以考虑以(m,n)作为key,(m,n)对应的走法作为value
首先将问题的最简单部分列举出来,这里列举m+n不大于4的格子,那么可以将字典初始为
D = {(1, 1): 0, (1, 2): 1, (2, 1): 1, (2, 2): 2, (1, 3): 1, (3, 1): 1}
由此为基础,可以很快推出m+n=5时,所有的子问题为D[(2,3)],D[(3,2)],D[(1,4)],D[(4,1)],其中D[(1,4)]和D[(4,1)]可以直接等于1,那么重点就在D[(2,3)]与D[(3,2)]上,根据我们之前的规则f(m ,n) = f(m-1, n) + f(m , n-1),所以D[(2,3)] = D[(1,3)]+D[(2,2)], D[(3,2)] = D[(3,1)]+D[(2,2)], 而D[(1,3)]、D[(3,1)]、D[(2,2)]已经是我们字典中现成的东西了,可以直接拿来用,所以可以很快在字典中获得m+n=5时的运算结果

DP1.jpg

代码如下:

def zougezi_dp(n, m):
    if n == 0 or m == 0:
        return 0
    D = {(1, 1): 0, (1, 2): 1, (2, 1): 1, (2, 2): 2, (1, 3): 1, (3, 1): 1}
    s = 5
    while s <= (m+n):
        for i in range(1, s):
            j = s-i
            D[(i, j)] = 1 if i == 1 or j == 1 else D[(i-1, j)] + D[(i, j-1)]
        s += 1
    return D[(n, m)]

但是感觉我的解法应该还是和最标准的动态规划有所出入,有点像暴力破解的方法了,继续刷题,继续学习吧

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 218,204评论 6 506
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 93,091评论 3 395
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 164,548评论 0 354
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,657评论 1 293
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 67,689评论 6 392
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,554评论 1 305
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,302评论 3 418
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 39,216评论 0 276
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,661评论 1 314
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,851评论 3 336
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,977评论 1 348
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,697评论 5 347
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,306评论 3 330
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,898评论 0 22
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 33,019评论 1 270
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 48,138评论 3 370
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,927评论 2 355

推荐阅读更多精彩内容