動態規劃與排列組合二項式的關係

2021-08-22 15:14:49 字數 1774 閱讀 3468

前言:最近做各大廠的筆試題,發現動態規劃和排列組合的題挺多的,於是認真研究了一下,寫在這裡備忘。

1.先丟擲數學上的公式

當a=b=1的時候,該二項式變成了

雖然二項式有很多特性,但是在計算機中我們只關注兩個特徵:即遞推關係和邊界條件,對應著兩個公式:

也就是動態規劃的狀態方程和初始狀態,如上圖所示的兩個關係,這樣看著很抽象,那麼先看如下圖的推導:

通過二項式與楊輝三角型的對比可以出它們是一一對應的,由此也就得出了這個重要的遞推關係:

它表示任意時刻 ( 第k個時刻,k是介於[0-n]之間任意的值) 的中間狀態,都是可以由上以時刻的值遞推出來的,這是二項式與楊輝三角型直觀對應得出的公式,當然也可以通過數學證明(太麻煩省略)。

因為計算機的變數在某乙個時刻只能存乙個值,這個值可以由之前的變數推出來,因此建立了依賴關係,用遞推關係來求解問題就可以保證在多項式時間複雜度內完成,比暴力搜尋要快。同時為了避免重複計算先前的結果,因此使用乙個二維表(矩陣)來快取結果。那麼按照楊輝三角型的特點,相鄰兩個子結果,也就是矩陣的元素(表示子結果的狀態),是按照上述關係依賴的。

動態規劃中通常是從結果向開始逆向遞推,結束條件就是另外乙個公式:

因此排列組合公式:

所以動態規劃三個主要步驟:1.抽象出當前的狀態;2.確定遞推關係(也就是狀態方程);3.確定初始條件(邊界)。

1.當前狀態即:i表示什麼,j表示什麼,dp[i][j]表示什麼

2.遞推關係即:,這是乙個模版公式,對於不同的題目/場景會不同,核心思想是找到如果有上乙個結果推出當前的結果,以楊輝三角形為例,當前值應該其上一行的當前列k 和當前列的左邊一列k-1之和。對於01揹包問題,當前物品為i,如果不選它,則是m[i-1][j],如果選了它則是m[i-1][j-w[i]]+vi,選和不選的兩個值則是有上乙個狀態的兩個相鄰結果推出來的。01揹包問題見下圖。

3.初始條件即:

小q歌單:就是以楊輝三角形來存所有的組合項:

合唱團:從n個元素中選擇k個,使這k個元素的乘積最大

有 n 個學生站成一排,每個學生有乙個能力值,牛牛想從這 n 個學生中按照順序選取 k 名學生,

要求相鄰兩個學生的位置編號的差不超過 d,使得這 k 個學生的能力值的乘積最大,求最大的乘積?

先這樣把,後面再整理。

突然覺得數學和計算機息息相關啊,後悔當初數學沒學好。

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