演算法入門之動態規劃的概念

2021-08-11 07:56:18 字數 733 閱讀 3574

《演算法導論》中第15章這樣介紹動態規劃:

動態規劃(dynamic programming)與分治法相似,都是通過組合子問題的解來求解原問題(在這裡,programming指的是一種**法,並非編寫電腦程式)。如前述,分治法將問題劃分為互不相交的子問題,遞迴地求解子問題,再將它們的解組合起來,求出原問題的解。與之相反,動態規劃應用於子問題重疊的情況,即不同的子問題具有公共的子子問題(子問題的求解是遞迴進行的,將其劃分為更小的子子問題)。在這種情況下,分治演算法會做出許多不必要的工作,它會反覆地求解那些公共子子問題。而動態規劃演算法對每個子子問題只求解一次,從而無需求解乙個子子問題時都重新計算,避免了這種不必要的計算工作。

動態規劃方法通常用來求解最優化問題。這類問題可以有很多可行的解,每個解都有乙個值,我們希望尋找具有最優值的解。我們稱這樣的解為問題的乙個最優解,而不是最優解,因為可能有多個解都達到最優值。

我們通常按照如下4個步驟來設計乙個動態規劃演算法:、

1、刻畫乙個最優解的結構特徵。(找到「狀態」和「邊界」,也就是構造最優解的形式,一般有兩種,中間狀態和累積狀態)

2、遞迴地定義最優解的值。(找出遞推方程)

3、計算最優解的值,通常採用自底向上的方法。

4、利用計算資訊構造乙個最優解。

步驟1~3是動態規劃演算法求解問題的基礎。如果我們僅僅需要乙個最優解的值,而非最優解本身,可以忽略步驟4,。如果確實要做到步驟4,又是就需要執行步驟3的過程中維護一些額外的資訊,以便來構造乙個最優解。

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