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3.6 动态规划算法


动态规划算法通常用于求解具有某种最优性质的问题。在这类问题中,可能会有许多可行解。每一个解都对应于一个值,我们希望找到具有最优值的解。动态规划算法与分治法类似,其基本思想也是将待求解问题分解成若干个子问题,先求解子问题,然后从这些子问题的解得到原问题的解。

递归和动态规划都是将原问题拆成多个子问题然后求解,他们之间最本质的区别是,动态规划保存了子问题的解,避免重复计算。

爬楼梯

https://leetcode.com/problems/climbing-stairs/description/open in new window

有 N 阶楼梯,每次可以上一阶或者两阶,求有多少种上楼梯的方法。定义一个数组 dp 存储上楼梯的方法数(为了方便讨论,数组下标从 1 开始),dp[i] 表示走到第 i 个楼梯的方法数目。第 i 个楼梯可以从第 i-1 和 i-2 个楼梯再走一步到达,走到第 i 个楼梯的方法数为走到第 i-1 和第 i-2 个楼梯的方法数之和。

考虑到 dp[i] 只与 dp[i - 1] 和 dp[i - 2] 有关,因此可以只用两个变量来存储 dp[i - 1] 和 dp[i - 2],使得原来的 O(N) 空间复杂度优化为 O(1) 复杂度。

public int climbStairs(int n) {
    if (n <= 2) {
        return n;
    }
    int pre2 = 1, pre1 = 2;
    for (int i = 2; i < n; i++) {
        int cur = pre1 + pre2;
        pre2 = pre1;
        pre1 = cur;
    }
    return pre1;
}

强盗抢劫

https://leetcode.com/problems/house-robber/description/open in new window

题目描述: 抢劫一排住户,但是不能抢邻近的住户,求最大抢劫量。定义 dp 数组用来存储最大的抢劫量,其中 dp[i] 表示抢到第 i 个住户时的最大抢劫量。由于不能抢劫邻近住户,因此如果抢劫了第 i 个住户那么只能抢劫 i - 2 或者 i - 3 的住户,

public int rob(int[] nums) {
    int n = nums.length;
    if (n == 0) {
        return 0;
    }
    if (n == 1) {
        return nums[0];
    }
    int pre3 = 0, pre2 = 0, pre1 = 0;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        int cur = Math.max(pre2, pre3) + nums[i];
        pre3 = pre2;
        pre2 = pre1;
        pre1 = cur;
    }
    return Math.max(pre1, pre2);
}
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