动态规划经典案例

动态规划是常用的算法之一,这里简单记录一下几个经典题目,ps:以上题目都是出自力扣,这里单纯做个总结,侵权必删!

1,斐波那锲数列问题

斐波那锲数列1,1,2,3,5,8,13,。。。
给N输出数列第N个数

  /**
     * 动态规划解决斐波那锲数列问题
     * 规律:f(n) = f(n-1) + f(n-2);
     */
    public static int testFeibo(int n){
        if(n <= 2){
            return 1;
        }
        int[] dp = new int[n];
        dp[0] = dp[1] = 1;
        for(int i = 2;i < n;i++){
            dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2];
        }
        return dp[n-1];
    }

2,上台阶问题

上楼梯问题,一次只能上1 or 2;一个n阶的楼梯,有多少走法?

  /**
     * 在所有跳法中,最后一步只有两种情况: 跳上 1级或 2级台阶
     * 定义f(n)为第n阶台阶走法,因为最后一步要么1阶(走法f(n-1)),要么2阶(走法f(n-2))。所以f(n) = f(n-1) + f(n-2)
     * @param n
     * @return
     */
    private static int testStairs(int n){
        if(n <= 1){
            return 1;
        }else{ 
            int[] dp = new int[n+1];
            dp[0] = dp[1] = 1;
           for(int i = 2;i < n+1;i++){
               dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]; 
           }
           return dp[n];
        }
    }

3,最大连续子串问题

输入一个整型数组,数组中的一个或连续多个整数组成一个子数组。求所有子数组的和的最大值。例如
输入: nums = [-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4]
输出: 6
解释: 连续子数组 [4,-1,2,1] 的和最大,为 6。

/**
     * 最大连续子串问题
     * 定义dp[i] 是以arr[i]为尾数的最大值
     * 如果dp[i-1]>0 ,dp[i] = dp[i-1] + arr[i]
     * 否则 dp[i] = arr[i];
     * 给定数组arr
     * @return
     */
    public static int testMaxSubArr(int[] arr){
        int [] dp = new int[arr.length];
        dp[0] = arr[0];
        int max = dp[0];
        for(int i = 1;i < arr.length;i++){
            if(dp[i-1] > 0){
                dp[i] = dp[i-1] + arr[i];
            }else{
                dp[i] = dp[i-1];
            }
            max = max > dp[i] ? max : dp[i];
        }
        return max;
    }

4,股票最大利润问题

假设把某股票的价格按照时间先后顺序存储在数组中,求买卖该股票一次可能获得的最大利润是多少?
例如:
输入: [7,1,5,3,6,4]
输出: 5
解释: 在第 2 天(股票价格 = 1)的时候买入,在第 5 天(股票价格 = 6)的时候卖出,最大利润 = 6-1 = 5 ;()利润不能是 7-1 = 6, 因为卖出价格需要大于买入价格。

  /**
     * 股票最大利润问题:
     * 定义dp[i-1] 为第i天最大利润;
     * dp[0] = 0;第1天没有利润
     * 假设股价最低是min
     * 如果prices[i] - min > dp[i-1];dp[i] = prices[i] - min;
     * 否则 dp[i] = dp[i-1];
     * @param prices
     * @return
     */
    public static int testMaxProfit(int[] prices) {
        int dp[] = new int[prices.length];
        dp[0] = 0;
        int min = prices[0];
        for(int i = 1; i < prices.length;i++){
            min = min < prices[i] ? min : prices[i];
            if(prices[i] - min > dp[i-1]){
                dp[i] = prices[i] - min;
            }else{
                dp[i] = dp[i-1];
            }
        }
        return dp[dp.length-1];
    }

5,礼物的最大价值问题

在一个 m*n 的棋盘的每一格都放有一个礼物,每个礼物都有一定的价值(价值大于 0)。你可以从棋盘的左上角开始拿格子里的礼物,并每次向右或者向下移动一格、直到到达棋盘的右下角。给定一个棋盘及其上面的礼物的价值,请计算你最多能拿到多少价值的礼物?

 /**
     * 二维数组最大路径和:
     * 只能向右或者下移动一步,到达i,j的最大值
     * 假设dp[i][j] 记录了到grid[i][j]的最大值
     * 如果i=j=0;则dp[i][j] = grid[i][j];
     * 如果i=0;j>0 ,则dp[i][j] = dp[i][j-1] + grid[i][j];
     * 如果i>0;j=0,则dp[i][j] = dp[i-1][j] + grid[i][j];
     * 其他则dp[i][j] = max(dp[i][j-1],dp[i-1][j])+grid[i][j];
     * @param grid
     * @return
     */
    public static int testMaxValue(int[][] grid) {
        int x = grid.length;
        int y = grid[0].length;
        int[][] dp = new int[x][y];
        for(int i = 0; i < x;i++){
            for(int j = 0;j < y;j++){
                if(i == 0 && j==0){
                    dp[i][j] = grid[i][j];
                }else if(i == 0 && j>0){
                    dp[i][j] = dp[i][j-1] + grid[i][j];
                }else if(i > 0 && j==0){
                    dp[i][j] = dp[i-1][j] + grid[i][j];
                }else{
                    dp[i][j] = Math.min(dp[i-1][j],dp[i][j-1]) + grid[i][j];
                }
            }
        }
        return dp[x-1][y-1];
    }

总结:动态规划问题的核心在于定于dp函数,找个i和i-1之间的关系,可以有限降低算法的复杂度。

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