数据结构动态规划

c++实现,教材源自清华大学邓俊辉版,本节内容为绪论里的动态规划。

Posted by LJJ on April 26, 2018

动态规划

记忆化

  • 裴波那契数列:
    • 1、1、2、3、5、8、13、21、34、……
    • 以递推的方法定义:F(1)=1,F(2)=1, F(n)=F(n - 1)+F(n - 2)(n ≥ 3,n ∈ N*)
  • 实现:
#include <iostream>

using namespace std;

// 迭代版裴波拉契数列
int toFib(int n){
    int f = 1; int g = 0;
    while(0 < n--){
        g = g + f;
        f = g - f;
    }
    return g;
}

int main()
{
    int f1 = toFib(6);
    cout << "裴波拉契数列第6项是:" << f1 << endl;
}

  • 控制台输出:

Go56dH.png

最长公共子序列

Go54Qf.png

  • 在处理最长公共子序列中出现的情况:

Goqltg.png

GoqG1s.png

  • 分别采用递归和迭代来分析问题:
  • 递归:

GoqjUS.png

  • 迭代:

GoL9vn.png

  • 借鉴学习

    当然,这个概念讲的并不算非常清楚,所以找到了一篇解析比较详细的博文参考资料

下面给出最长公共子序列的实现代码:

  • 基本递归版
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
using namespace std;
const int N = 1010;
char x[N],y[N];
int dp[N][N];
int b[N][N];
void Print(int i,int j)
{
	// 见下图中的解释
	
    if(i==0||j==0) // 递归终止条件
    {
        return ;
    }
    if(b[i][j]==1)
    {
        Print(i-1,j-1);
        printf("%c",x[i-1]);
    }
    else if(b[i][j]==2)
    {
        Print(i-1,j);
    }
    else if(b[i][j]==3)
    {
        Print(i,j-1);
    }
}
int main()
{
    int lena,lenb,i,j;
    while(scanf("%s%s",x,y)!=EOF)
    {
    	// memset函数给内存赋值,这里起初始化全0的作用
        memset(dp,0,sizeof(dp));
        memset(b,0,sizeof(b));
        lena=strlen(x);
        lenb=strlen(y);
        for(i=1;i<=lena;i++)
        {
            for(j=1;j<=lenb;j++)
            {
            	// 第二种判断情况
                if(x[i-1]==y[j-1])
                {
                    dp[i][j]=dp[i-1][j-1]+1;
                    b[i][j]=1; // 来自于左上方
                }
                // 第三种判断情况
                else
                {
                    if(dp[i-1][j]>dp[i][j-1])
                    {
                        dp[i][j]=dp[i-1][j];
                        b[i][j]=2; // 来自于左方
                    }
                    else
                    {
                        dp[i][j]=dp[i][j-1];
                        b[i][j]=3; // 来自于上方
                    }
                }
            }
        }
        printf("最长公共子序列长度为:%d\n",dp[lena][lenb]);
        printf("最长公共子序列为:");
        Print(lena,lenb);
    }
    return 0;
}

对应上述的判断情况:

YCFlrQ.png

YCE2R0.png

实现效果:

YCE1qe.png

  • 迭代版本
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stack>
#include<algorithm>
using namespace std;
#define N 1010
int dp[N][N];
char c;
int main()
{
    char a[N];
    char b[N];
    scanf("%s%s",a,b);
    int la=strlen(a);
    int lb=strlen(b);
    memset(dp,0,sizeof(dp));
    for(int i=1; i<=la; i++)
    {
        for(int j=1; j<=lb; j++)
        {
            if(a[i-1]==b[j-1])
                dp[i][j]=dp[i-1][j-1]+1;
            else
                dp[i][j]=max(dp[i-1][j],dp[i][j-1]);
        }
    }
    int i=la,j=lb;
    stack<char>s;
    while(dp[i][j])
    {
        if(dp[i][j]==dp[i-1][j]) // 来自于左方向
        {
            i--;
        }
        else if(dp[i][j]==dp[i][j-1]) // 来自于上方向
        {
            j--;
        }
        else if(dp[i][j]>dp[i-1][j-1]) // 来自于左上方向
        {
            i--;
            j--;
            s.push(a[i]);
        }
    }
    printf("最长公共子序列为:");
    while(!s.empty())
    {
        c=s.top();
        printf("%c",c);
        s.pop();
    }
    return 0;
}

实现效果:

YCVLkj.png