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几个经典的动态规划问题

几个经典的动态规划问题

作者: yangqi916 | 来源:发表于2017-03-15 20:25 被阅读0次

    1. (和)最大子序列(连续)

    这是一道非常经典的动态规划的题目,用到的思路我们在别的动态规划题目中也很常用,以后我们称为”局部最优和全局最优解法“。基本思路是这样的,在每一步,我们维护两个变量,一个是全局最优,就是到当前元素为止最优的解,一个是局部最优,就是必须包含当前元素的最优的解。接下来说说动态规划的递推式(这是动态规划最重要的步骤,递归式出来了,基本上代码框架也就出来了)。假设我们已知第i步的global[i](全局最优)和local[i](局部最优),那么第i+1步的表达式是:local[i+1]=Math.max(A[i], local[i]+A[i]),就是局部最优是一定要包含当前元素,所以不然就是上一步的局部最优local[i]+当前元素A[i](因为local[i]一定包含第i个元素,所以不违反条件),但是如果local[i]是负的,那么加上他就不如不需要的,所以不然就是直接用A[i];

    局部最优和全局最优解法

    • 首先local[i]表示以a[i]为结尾的子序列的最大的和,则global = max{local[0], ... , local[n-1]} 。 global即为答案。而local[i + 1]只有两个选择,要不就是和之前的数字连在一起组成一个序列,或者自己a[i+1]独立组成一个序列,哪个大选哪个,local[i+1] = max{ a[i+1], local[i] + a[i+1] }.
    #include<vector>
    #include<algorithm>
    #include<cstdio>
    #include <unordered_map>
    #include <cmath>
    #include <string>
    #include <set>
    using namespace std;
    
    class Solution {
    private:
        int max(int a, int b)
        {
            return a>b? a:b;
        }
    
    public:
        int maxSubArray(vector<int>& nums) {
            int size = (int)nums.size();
            
            int local = nums[0];
            int global = local;
            
            for (int i = 1; i < size; i++)
            {
                local = max(local + nums[i], nums[i]);
                global = max(local, global);
            }
            
            return global;
        }
    };
    

    分治法

    易知,对于一数字序列,其最大连续子序列和对应的子序列可能出现在三个地方。或是整个出现在输入数据的前半部(左),或是整个出现在输入数据的后半部(右),或是跨越输入数据的中部从而占据左右两半部分。前两种情况可以通过递归求解,第三种情况可以通过求出前半部分的最大和(包含前半部分的最后一个元素)以及后半部分的最大和(包含后半部分的第一个元素)而得到,然后将这两个和加在一起即可。

    #include<vector>
    #include<algorithm>
    #include<cstdio>
    #include <unordered_map>
    #include <cmath>
    #include <string>
    #include <set>
    using namespace std;
    
    class Solution {
    private:
        int max(int a, int b)
        {
            return a>b? a:b;
        }
        
        int maxSubSum(vector<int>& nums, int l, int r)
        {
            if (l == r) return nums[l];
            
            int mid = (l + r)/2;
            
            int wholeLeft = maxSubSum(nums, l, mid);
            int wholeRight = maxSubSum(nums, mid+1, r);
            
            int partleft = nums[mid];
            int sum = partleft;
            for (int i = mid-1; i>= l; i--)
            {
                sum += nums[i];
                partleft = max(partleft, sum);
            }
            
            int partright = nums[mid+1];
            int sum2 = partright;
            for (int i = mid + 2; i <= r; i++)
            {
                sum2 += nums[i];
                partright = max(partright, sum2);
            }
            
            return max(max(wholeRight, wholeLeft), partright + partleft);
        }
        
    public:
        int maxSubArray(vector<int>& nums) {
            int size = (int)nums.size();
            
            return maxSubSum(nums, 0, size-1);
        }
    };
    

    2. 最长递增子序列(不连续) LIS

    一个简单的思路,O(n^2)。编程之美里的一个思路可以加速到O(nlgn)

    一个整型数组,求其中最长递增子序列的长度。
    简单的想法:从前到后遍历数组,对于每一个元素,从该元素开始往前判断是不是大于前面的元素,如果大于,则根据是否大于当前位置的最长子序列长度,相应的更新当前这个子序列的长度。

    public class CopyOfTest1 {  
      
        public static void main(String ss[]) {  
            System.out.println(get(new int[] { 1, -1, 2, -3, 4, -5, 6, -7 }));  
        }  
      
        public static int get(int[] data) {  
            int[] len = new int[data.length];// 记录最长信息  
            for (int i = 0; i < len.length; i++) {  
                len[i] = 1;  
            }  
            for (int i = 0; i < data.length; i++) {  
                for (int j = i - 1; j >= 0; j--) {  
                    if (data[i] > data[j] && len[i] < len[j] + 1) {  
                        len[i] = len[j] + 1;  
                    }  
                }  
            }  
            int max = -1;  
            for (int i = 0; i < len.length; i++) {  
                if (max < len[i]) {  
                    max = len[i];  
                }  
            }  
            return max;  
        }  
    }  
    

    3. 最长公共子序列(不连续) 和 最长公共子串(连续)

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