Dynamic Programming

What is dynamic programming

  • The technique of storing repeated computations in memory
  • Use more space to take less time

可以用dynamic programming 解决的问题具备的两大性质

1. optimal substructure

例如,可以表达为f(n) = f(n-1) + f(n-2)
A useful way to think about optimal substructure is whether a problem can be easily solved recursively. Recursive solutions inherently solve a problem by breaking it down into smaller subproblems. If you can solve a problem recursively, it most likely has an optimal substructure.
能用recession方法解决的问题一般可以用这种方法解决。

2. overlapping subproblems

Dynamic programming relies on overlapping subproblems, because it uses memory to save the values that have already been computed to avoid computing them again. The more overlap there is, the more computational time is saved.
重复计算,比如fib(5) = fib(4) + fib(3), 在计算fib (5) & fib(4)都需要计算fib(3)

解决一道interview问题的方法-- FAST

  • First solution
  • Analyze the first solution
  • Identify the Subproblems
  • Turn the solution around

下面以经典的计算Fibonacci numbers为例说明这个方法的使用

  • First solution
    写出最直观的解法,在这里是recursion
public int fib(int N) {
        if(N <= 1) {
            return N;
        }
        return fib(N-1) + fib(N-2);
    }
  • Analyze the first solution
    通过分析上面的解法我们可以发现,这个计算过程可以总结为一个式子fib(n) = fib(n-1) + fib(n-2)
    而在我们的recursion解法中,从上往下计算,会使得许多东西被重复计算,如fib(3)在计算fib(4)fib(5)的时候都需要被计算。因此,如果将已经计算过的值储存起来,就可以不需要重复计算了
  • Identify the Subproblems
    按照前面的分析,把计算过的值储存在cache中,就减少了一部分计算量
public int fib(int N) {
        if(N < 2) {
            return N;
        } 
        int[] cache = new int[N+1];
        Arrays.fill(cache, -1);
        cache[0] = 0;
        cache[1] = 1;
        return fib(N, cache);
    }
    public int fib(int n, int[] cache) {
        if(cache[n] >= 0) {
            return cache[n];
        }
        cache[n] = fib(n-1, cache) + fib(n-2, cache);
        return cache[n];
    }
  • Turn the solution around
    上面的解法还是一个从上到下的计算过程,现在我们要把这个过程倒过来,变成从下到上
public int fib(int N) {
        if(N < 2) {
            return N;
        } 
        int[] cache = new int[N+1];
        cache[1] = 1;
        for(int i = 2; i <= N; i++) {
            cache[i] = cache[i-1]+cache[i-2];
        }
        return cache[N];
    }

接着,我们对这个解法进行进一步的优化,我们注意到计算fib(n)的时候只需要它的前两个值,所以每次只要储存前两个值就好了,不需要从1到n都存。可以作如下优化

public int fib(int N) {
        if(N < 2) {
            return N;
        } 
        int n1 = 0, n2 = 1;
        for(int i = 2; i <= N; i++) {
            int n = n1 + n2;
            n1 = n2;
            n2 = n;
        }
        return n2;
    }
©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 216,470评论 6 501
  • 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 92,393评论 3 392
  • 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 162,577评论 0 353
  • 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 58,176评论 1 292
  • 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 67,189评论 6 388
  • 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 51,155评论 1 299
  • 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 40,041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 38,903评论 0 274
  • 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 45,319评论 1 310
  • 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 37,539评论 2 332
  • 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 39,703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 35,417评论 5 343
  • 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 41,013评论 3 325
  • 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 31,664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 32,818评论 1 269
  • 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 47,711评论 2 368
  • 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 44,601评论 2 353

推荐阅读更多精彩内容