動(dòng)態(tài)規(guī)劃

1. 背包問(wèn)題

01背包

基本狀態(tài):f[i][v]表示前i件物品恰放入一個(gè)容量為v的背包可以獲得的最大價(jià)值
基本轉(zhuǎn)移方程:f[i][v]=max{f[i-1][v],f[i-1][v-c[i]]+w[i]},解釋:前i-1件物品放入剩下的容量為v-c[i]的背包中
初始化:1. 要求恰好裝滿背包唁奢,那么在初始化時(shí)除了f[0]為0其它f[1..V]均設(shè)為-∞, 2.沒(méi)有要求必須把背包裝滿,而是只希望價(jià)格盡量大,初始化時(shí)應(yīng)該將f[0..V]全部設(shè)為0

完全背包

基本狀態(tài):f[i][v]表示前i件物品恰放入一個(gè)容量為v的背包可以獲得的最大價(jià)值
基本轉(zhuǎn)移方程:f[i][v]=max{ f[i-1][v-k*c[i]] + k*w[i] | 0<=k*c[i]<=v }
優(yōu)化轉(zhuǎn)移方程: f[i][v]=max{f[i-1][v],f[i][v-c[i]]+w[i]}
實(shí)現(xiàn):

for i=1..N 
    for v=0..V # 對(duì)于i個(gè)物品盗飒,v的大小麻敌,循環(huán)添加當(dāng)前物品
        f[v]=max{f[v],f[v-cost]+weight}

當(dāng)我們把i從1到N循環(huán)時(shí),f[v]表示容量為v在前i種背包時(shí)所得的價(jià)值际歼,這里我們要添加的不是前一個(gè)背包,而是當(dāng)前背包姑蓝。所以我們要考慮的當(dāng)然是當(dāng)前狀態(tài)鹅心。

多重背包

基本狀態(tài):f[i][v]表示前i件物品恰放入一個(gè)容量為v的背包可以獲得的最大價(jià)值
基本轉(zhuǎn)移方程: f[i][v]=max{f[i-1][v-k*c[i]]+k*w[i]|0<=k<=n[i]}
優(yōu)化實(shí)現(xiàn):

procedure MultiplePack(cost,weight,amount)
    if cost*amount>=V
        CompletePack(cost,weight)
        return
    integer k=1
    while k<amount
        ZeroOnePack(k*cost,k*weight)
        amount=amount-k
        k=k*2
    ZeroOnePack(amount*cost,amount*weight)

混合三種背包問(wèn)題

有的物品只可以取一次(01背包),有的物品可以取無(wú)限次(完全背包)它掂,有的物品可以取的次數(shù)有一個(gè)上限(多重背包)

for i=1..N
    if 第i件物品屬于01背包
        ZeroOnePack(c[i],w[i])
    else if 第i件物品屬于完全背包
        CompletePack(c[i],w[i])
    else if 第i件物品屬于多重背包
        MultiplePack(c[i],w[i],n[i])

二維費(fèi)用的背包問(wèn)題

轉(zhuǎn)移狀態(tài)方程(加上一個(gè)向度):f[i][v][u]=max{f[i-1][v][u],f[i-1][v-a[i]][u-b[i]]+w[i]}

分組的背包問(wèn)題

有N件物品和一個(gè)容量為V的背包巴帮。第i件物品的費(fèi)用是c[i],價(jià)值是w[i]虐秋。這些物品被劃分為若干組榕茧,每組中的物品互相沖突,最多選一件客给。求解將哪些物品裝入背包可使這些物品的費(fèi)用總和不超過(guò)背包容量用押,且價(jià)值總和最大。

狀態(tài):f[k][v]表示前k組物品花費(fèi)費(fèi)用v能取得的最大權(quán)值
狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程:f[k][v]=max{f[k-1][v],f[k-1][v-c[i]]+w[i]|物品i屬于組k}

for 所有的組k
    for v=V..0
        for 所有的i屬于組k
            f[v]=max{f[v],f[v-c[i]]+w[i]}

以下來(lái)源于九章算法課件 -- jiuzhang.com

  1. 狀態(tài) State (靈感靶剑,創(chuàng)造力蜻拨,存儲(chǔ)小規(guī)模問(wèn)題的結(jié)果) 何時(shí)用dp池充?
    • 最優(yōu)解/Maximum/Minimum
    • Yes/No
    • Count(*)
  2. 方程 Function
    • 狀態(tài)之間的聯(lián)系,怎么通過(guò)小的狀態(tài)缎讼,來(lái)求得大的狀態(tài)
  3. 初始化 Intialization
    • 最極限的小狀態(tài)是什么, 起點(diǎn)
  4. 答案 Answer
    • 最大的那個(gè)狀態(tài)是什么收夸,終點(diǎn)

題目類型1

利用滾動(dòng)數(shù)組對(duì)空間的優(yōu)化(從小朝大遞推)

題目類型2

記憶化搜索 (從大朝小遞推)什么時(shí)候用?

  1. 狀態(tài)轉(zhuǎn)移特別麻煩血崭,不是順序性卧惜。
  2. 初始化狀態(tài)不是很容易找到。

題目類型3

區(qū)間類DP, 特點(diǎn):

  1. 求一段區(qū)間的解max/min/count
  2. 轉(zhuǎn)移方程通過(guò)區(qū)間更新
  3. 從大到小的更新

題目類型4

雙序列動(dòng)態(tài)規(guī)劃
state: f[i][j]代表了第一個(gè)sequence的前i個(gè)數(shù)字/字符夹纫,配上第二個(gè)sequence的前j個(gè)...

  • function: f[i][j] = 研究第i個(gè)和第j個(gè)的匹配關(guān)系
  • initialize: f[i][0] 和 f[0][i]
  • answer: f[n][m] min/max/數(shù)目/存在關(guān)系
  • n = s1.length()
  • m = s2.length()

題目類型5

背包類DP咽瓷,特點(diǎn):

  1. 用值作為DP維度
  2. DP過(guò)程就是填寫矩陣
  3. 可以滾動(dòng)數(shù)組優(yōu)化
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