【基礎(chǔ)】秒解DP神器嗡官,你值得擁有

解決動(dòng)態(tài)規(guī)劃的基本步驟寿羞,分別是:設(shè)置狀態(tài)、枚舉子問(wèn)題矫废,更新答案盏缤。

其實(shí),這每一步都不是那么好做到的蓖扑,需要有足夠的經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)來(lái)得出并化簡(jiǎn)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移方程唉铜,這對(duì)入門選手是很不友好的。

今天律杠,我來(lái)介紹一種秒解DP的方法潭流,適合入門選手快速熟悉動(dòng)態(tài)規(guī)劃問(wèn)題,并逐步積累經(jīng)驗(yàn)柜去。

他就是——

搜索灰嫉!
搜索!

搜索嗓奢!

你可能會(huì)好奇:動(dòng)態(tài)規(guī)劃思想不就是要解決搜索算法時(shí)間復(fù)雜度過(guò)高的問(wèn)題嗎熬甫?這里怎么反而用搜索來(lái)解決動(dòng)態(tài)規(guī)劃問(wèn)題了呢?

當(dāng)然蔓罚,這里的搜索并不是普通的搜索,而是記憶化搜索瞻颂。

我們還是用01背包問(wèn)題為例子豺谈,來(lái)講解一下記憶化搜索的原理和實(shí)現(xiàn)方法。

01背包問(wèn)題

搜索程序顯然是很容易就能寫出來(lái)的贡这,核心代碼如下:

搜索程序

這段代碼中茬末,step表示當(dāng)前處理到那個(gè)物品,v表示背包已用的容量盖矫,sum表示當(dāng)前背包內(nèi)物品總共的價(jià)值丽惭。搜索過(guò)程分當(dāng)前物品選或不選進(jìn)行遞歸。

這代代碼的時(shí)間復(fù)雜度是O(2^N)辈双,顯然很難接受责掏。

這時(shí)候,我們可以換一個(gè)搜索思路湃望,把尾遞歸換成首遞歸换衬。

參考一下代碼:

首遞歸

這段代碼也是很好理解的痰驱,step表示當(dāng)前處理的物品,v表示當(dāng)前背包剩下的容量瞳浦。

但是担映,這么修改后時(shí)間復(fù)雜度也是O(2^N)的,并沒(méi)有優(yōu)化叫潦,怎么辦呢蝇完?

我們觀察代碼,發(fā)現(xiàn)每層循環(huán)的自變量是step和v矗蕊,因變量是返回值tmp短蜕。很顯然,一旦step和v確定了拔妥,返回值tmp也就確定了忿危。

這么說(shuō)來(lái),我們是不是開一個(gè)二維數(shù)組把tmp的值存下來(lái)没龙,就只需要計(jì)算一次就好了铺厨,省事。

核心代碼如下:

記憶化搜索

注意硬纤,f數(shù)組的初值為-1解滓。

那么,這么處理后筝家,代碼的時(shí)間復(fù)雜度還是O(2^N)嗎洼裤?

我們發(fā)現(xiàn),如果f[step][v]不是-1(也就是已經(jīng)得出了應(yīng)該的返回值是)溪王,就會(huì)直接返回腮鞍,不會(huì)再繼續(xù)遞歸。那么莹菱,最壞情況下就是把f數(shù)組的每個(gè)值都算出來(lái)罷了移国。時(shí)間復(fù)雜度為O(NV),和用for循環(huán)實(shí)現(xiàn)的時(shí)間復(fù)雜度是一樣的道伟,但由于搜索需要遞歸壓棧迹缀,可能常數(shù)會(huì)大一點(diǎn)。

記憶化搜索解決動(dòng)態(tài)規(guī)劃問(wèn)題是很容易理解的蜜徽。我們只需要按照寫搜索的方法先寫一個(gè)程序祝懂,然后找到自變量(其實(shí)就是遞歸參數(shù))和因變量(每一層遞歸的返回值),就能快速實(shí)現(xiàn)記憶化搜索的程序拘鞋。

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