思想
动态规划 1 及之后的文章是实证,通过不同题目阐述 dp 思想如何应用。
实例
最长递增子序列 leetcode 300
输入:
nums: List[int],一个整数数组;
输出:
int,最长严格递增子序列的长度。
注意区分子序列和子串:
子序列不要求连续性;
子串必须是连续的。
举例:
当 nums = [10,9,2,5,3,7,101,18] 时,最长严格递增子序列是 4 [2,3,7,101]/[2,3,7,18]
状态
这道题目有两个值,一个是当前数值,另一个是严格递增子串长度。最终要返回的是最大长度,不关心子串的元素组成,所以状态设置为当前数值的最大子串长度。
dp 数组
这里的状态是严格递增子串最大长度,dp 数组要将长度和当前数值关联起来,也就是当前数值的最大严格递增子串长度。
dp 数组长度和输入整数数组长度一致,在上例中,dp 数组是:
[1, 1, 1, 2, 2, 3, ...]
| num | value | 含义 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 10 | 1 | [10] | 任何长度为 1 的整数数组都是自身的严格递增子序列 |
| 9 | 1 | [9] | 当前值 9 和前序 10 比较,非严格递增 |
| 2 | 1 | [2] | 当前值 9 和前序 9, 10 比较,非严格递增 |
| 5 | 2 | [2,5] | 当前值 5 和前序 2 比较,严格递增,在 2 的最大严格递增子序列值上加 1,继续和前序比较 |
| 3 | 2 | [2,3] | 当前值 3 和前序 5 比较,非严格递增,和前序 2 比较,严格递增,在 2 的最大严格递增子序列值上加 1,继续和前序比较 |
| 7 | 3 | [2,3,7] | 当前值 7 和前序 3 比较,严格递增,在 3 的最大严格递增子序列值上加 1,继续和前序比较 |
| ... | ... | ... | ... |
状态转移方程
整理 dp 数组的过程暗含了状态转移方程,从较小的索引向后计算最大严格递增子序列的长度,等于前序所有比当前值小的数值对应的 dp 数组值加 1 中的最大值,如果没有找到严格递增的位置,则等于 1。
沿用上例,dp[4] = dp[2] + 1
dp 数组索引 4 的当前值是 3,向前遍历找寻小于当前值 3 的位置,找到的位置是 2,对应的 dp 索引值是 1,所以 dp 索引 4 的值是 1+1=2.
初始值
任何长度为 1 的整数数组都是自身的严格递增子序列,所以 dp 数组的初始值都是 1.
编码
from typing import List
def longest_increasing_subsequence(nums: List[int]) -> int:
# 初始化
dp_table = [1] * len(nums)
# 状态转移方程逐个求解,index=0 可越过
for i in range(1, len(nums)):
# 寻找第一个小于当前整数值的位置
j = i - 1
while j >= 0:
if nums[j] < nums[i]:
dp_table[i] = max(dp_table[i], dp_table[j] + 1)
j -= 1
return max(dp_table)