動態(tài)規(guī)劃

Rod Cutting

有一段長的鋼管势木,根據(jù)市場需求蛛倦,鋼管可以切成1m,2m啦桌,3m溯壶,4m出售,每種尺寸的鋼管價(jià)格不同甫男,如果有一段10m長的鋼管且改,如何切割可以使利益最大化呢?如下圖所示:

rod-cutting.png

我們可以想到用分治的辦法解決板驳,例如又跛,切一刀,遞歸去找余下長度的最優(yōu)若治,切兩刀慨蓝,遞歸去找余下長度的最優(yōu),一次類推端幼,這是一個(gè)指數(shù)級增長的計(jì)算量礼烈。

rod-cut-2.png

上述不是一個(gè)好辦法,怎么優(yōu)化呢婆跑?我們可以依次去找切成1塊的最優(yōu)此熬、兩塊的最優(yōu)、三塊最優(yōu)滑进,以此類推摹迷,并將此記錄下來,如下表所示郊供。然后在求余下的最優(yōu)峡碉,看記錄表有沒有此長度的記錄,有的話直接獲取驮审,沒有的話在去計(jì)算鲫寄。

長度 最優(yōu)切割方式 價(jià)值
1 不切 1
2 不切 5
3 不切 8
... ... ...
rod-cut-3.png

Sequence Matching

在生物學(xué)中,人類DNA由4個(gè)堿基組成:腺嘌呤(A)疯淫,胸腺嘧啶(T)地来,鳥嘌呤(G),胞嘧啶(C)熙掺。如果想判斷兩段DNA相似程度未斑,可以通過編輯距離(edit distance)來判定,即一個(gè)字符串通過刪除币绩、修改轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗庖粋€(gè)字符串蜡秽,已知每種操作的成本如下:

動態(tài)規(guī)劃4.png

上圖中左邊的編輯距離是8府阀,右邊的是7.

在每次匹配中,我們都可以執(zhí)行兩種操作:1.當(dāng)前字符匹配(相等成本為0芽突,修改為1)试浙;2.刪除其中一個(gè)字符(成本為2)。參考如下示例:

動態(tài)規(guī)劃5.png

在解決此問題中寞蚌,因?yàn)槊看纹ヅ涠紩婕暗街貜?fù)的計(jì)算田巴,我們可以把已匹配的結(jié)果,存儲下來方便復(fù)用挟秤。比如上圖中壹哺,我們知道了兩字符串后兩位的最優(yōu)編輯距離是1,并且知道了其他操作的編輯距離艘刚,方便后面復(fù)用斗躏。

動態(tài)規(guī)劃6.png

我們將兩個(gè)字符串變成了2維矩陣,中間的每一個(gè)格代表兩字符串的編輯距離(從后向前)昔脯。比如“CC”和“A”的編輯距離是3啄糙,即C和A進(jìn)行修改成本為1,刪除最后的C成本為2. 再比如“AACAGTTACC”和“”編輯距離是20云稚,即進(jìn)行了10次刪除操作隧饼,變?yōu)榭沾S?jì)算公式如下:

動態(tài)規(guī)劃7.png

上述公式表明匹配到當(dāng)前字符串S1[i: ]和S2[j: ]時(shí)静陈,可以刪除某一字符串的字符(成本為2)然后加上已經(jīng)計(jì)算過的兩字符串的編輯距離燕雁;或當(dāng)前字符進(jìn)行匹配(成本:相同為0,修改為1)然后加上已經(jīng)計(jì)算過的兩字符串的編輯距離鲸拥。

兩字符串完整的編輯距離如下圖所示拐格,我們可以找到最優(yōu)的匹配方式:首先是A和T匹配,然后是A和A匹配刑赶,然后刪除掉行字符串的C捏浊,然后A和A匹配,依次類推撞叨。

動態(tài)規(guī)劃8.png

參考

CS50

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