2017-02-21 09:07:10 +00:00
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category: Algorithms & Data Structures
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name: Dynamic Programming
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contributors:
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- ["Akashdeep Goel", "http://github.com/akashdeepgoel"]
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translators:
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- ["EtaoinWu", "https://github.com/EtaoinWu"]
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2024-05-17 06:07:49 +00:00
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lang: zh-cn
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# 动态规划
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## 简介
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动态规划是一种实用的技巧，它可以用来解决一系列特定问题。它的思路很简单，如果你对某个给定的输入解决了一个问题，那么你可以保存已有信息，以避免重复计算，节约计算时间。
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2022-01-03 15:58:46 +00:00
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记住，如果忘记历史，就要被迫做更多的苦力。斐波那契数列就是一个显然的例子。
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2017-02-21 09:07:10 +00:00
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## 解决问题的方式
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1. *自顶向下* : 利用分支策略分解问题。如果你已经解决过当前子问题了，那么就返回已有信息。如果当前子问题没有计算过，那么就对它进行计算。这样的方法很易于思考、很直观。这被称作“记忆化”。
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2. *自底向上* : 首先分析问题，将问题分解为不同规模的问题，并决定它们的顺序，按顺序计算，直到解决给定规模的问题。这样的流程可以保证在解决较大的问题之前解决（它所依赖的）较小的问题。这种流程被称作“动态规划”。
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## 动态规划的例子
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最长上升子序列问题。给定`S= {a[1] , a[2] , a[3], a[4], ............., a[n-1], a[n] }`，求出一个子序列，使得对于所有在这个子序列中所有满足`j<i`的`j`与`i`，满足`aj<ai`。首先我们要讨论以原序列的第`i`个元素结尾的最长上升子序列`dp[i]`。那么答案是整个dp序列的最大值。考虑`dp[i]`，它的最后一个元素为`a[i]`。枚举它的倒数第二个元素`a[j]`，则`a[j]<a[i]`成立。则`dp[i]`就是所有这样的`dp[j]`的最大值加上1(最后一个元素)。这个算法具有*O(n^2)*的时间复杂度。
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此算法的伪代码：
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```python
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for i=0 to n-1
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dp[i]=0
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for j=0 to i-1
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if (a[i] > a[j] and dp[i]<dp[j])
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LS[i] = LS[j]
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dp[i]=dp[i]+1
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for i=0 to n-1
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if (largest < dp[i])
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largest = dp[i]
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```
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这个算法的复杂度可以通过将数组换为其他数据结构来优化，来获得*O(n * log n)*的时间复杂度。
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同样的思路可以求出有向无环图上的最大路径。
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### 一些著名的动态规划问题及其实现
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- Floyd Warshall 算法 - [教程与C实现源码](http://www.thelearningpoint.net/computer-science/algorithms-all-to-all-shortest-paths-in-graphs---floyd-warshall-algorithm-with-c-program-source-code)
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- 整数背包问题 - [教程与C实现源码](http://www.thelearningpoint.net/computer-science/algorithms-dynamic-programming---the-integer-knapsack-problem)
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- 最长公共子序列问题 - [教程与C实现源码](http://www.thelearningpoint.net/computer-science/algorithms-dynamic-programming---longest-common-subsequence)
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## 在线资源
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* [codechef](https://www.codechef.com/wiki/tutorial-dynamic-programming)
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* [洛谷](https://www.luogu.org/problem/lists?name=&orderitem=pid&tag=3)
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