動態規劃 01揹包與記憶化搜尋

2021-08-05 20:48:13 字數 1557 閱讀 2481

動態規劃是一種高效的演算法。在數學和電腦科學中,是一種將複雜問題的分成多個簡單的小問題思想 ----  分而治之。因此我們使用動態規劃的時候,原問題必須是重疊的子問題。運用動態規劃設計的演算法比一般樸素演算法高效很多,因為動態規劃不會重複計算已經計算過的子問題。因為動態規劃又可以稱為「記憶化搜尋」。

01揹包是介紹動態規劃最經典的例子,同時也是最簡單的乙個。我們先看看01揹包的是什麼?

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問題(01揹包):  

有n個重量和價值分別為wi和vi的物品。從這些物品中挑出總重量不超過w的物品,求所有挑選方案中價值總和的最大值。  

這就是被稱為01揹包的問題。在沒學習動態規劃之前,我們看到這個問題第一反應會用dfs搜尋一遍。那我們先使用這種方法來求解01揹包問題:

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//n,w 如題意所述

intw, n;  

//w[i]和v[i]分別表示wi,vi

intw[maxn], v[maxn];  

//從第i個物品開始挑選總重量小於j的部分

intdfs(

inti, 

intj)  

乍一看dfs好像就可以解決這個問題,那還有動態規劃什麼事。然而我們仔細分析一下時間複雜度,每一種狀態都用選或者不選兩種可能。所以我們可以得出使用dfs的時間複雜度為o(2^n)。顯然這個方法不是乙個很好的方法,因為這個時間複雜度太高了。我們仔細研究可以發現,造成時間複雜度這麼高的原因是重複計算。既然我們找到複雜度這麼高的原因,那我們就可以想辦法減少它重複計算的次數。仔細分析容易想到,使用乙個二維陣列來記錄每一次搜尋的答案,這樣我們就避免了重複計算。

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//n,w 如題意所述

intw, n;  

//w[i]和v[i]分別表示wi,vi

intw[maxn], v[maxn];  

//儲存每一次搜尋的答案

//初始化dp陣列的值,使其全為-1

intdp[maxn][maxn];  

//從第i個物品開始挑選總重量小於j的部分

intdfs(

inti, 

intj)  

這樣的小技巧,我們稱之為記憶化搜尋。我們只是小小的改變就讓它的時間複雜度降低至o(nw)。

仔細分析,可以發現我們還可以有更簡單的寫法:

[cpp]view plain

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//dp[i+1][j] 表示從前i個物品挑選出總重量超過j的物品時,揹包中的最大價值

void

solve()  

}  }  

使用遞推方程直接求解的方法,我們稱之為dp。因為他每一次的選取,都在動態的計算最優的情況。當然可能他區域性不是最優,但是整體一定是最優解。這就是他和貪心演算法最大的不同,貪心演算法,每一次都是最優,但是整體不一定不是最優。附上一道習題:

hdu2602bone collector

動態規劃 01揹包與記憶化搜尋

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01揹包 (記憶化搜尋 動態規劃 一維陣列)

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