死磕动态规划

一个模型三个特征”理论讲解什么样的问题适合用动态规划来解决呢?换句话说,动态规划能解决的问题有什么规律可循呢?

实际上,动态规划作为一个非常成熟的算法思想,很多人对此已经做了非常全面的总结。我把这部分理论总结为“一个模型三个特征”。

首先,我们来看,什么是“一个模型”?它指的是动态规划适合解决的问题的模型。我把这个模型定义为“多阶段决策最优解模型”。下面我具体来给你讲讲。我们一般是用动态规划来解决最优问题。而解决问题的过程,需要经历多个决策阶段。每个决策阶段都对应着一组状态。然后我们寻找一组决策序列,经过这组决策序列,能够产生最终期望求解的最优值。现在,我们再来看,什么是“三个特征”?它们分别是最优子结构无后效性重复子问题。这三个概念比较抽象,我来逐一详细解释一下。

  1. 最优子结构 最优子结构指的是,问题的最优解包含子问题的最优解。反过来说就是,我们可以通过子问题的最优解,推导出问题的最优解。如果我们把最优子结构,对应到我们前面定义的动态规划问题模型上,那我们也可以理解为,后面阶段的状态可以通过前面阶段的状态推导出来。

  2. 无后效性 无后效性有两层含义,第一层含义是,在推导后面阶段的状态的时候,我们只关心前面阶段的状态值,不关心这个状态是怎么一步一步推导出来的。第二层含义是,某阶段状态一旦确定,就不受之后阶段的决策影响。无后效性是一个非常“宽松”的要求。只要满足前面提到的动态规划问题模型,其实基本上都会满足无后效性。

  3. 重复子问题 这个概念比较好理解。前面一节,我已经多次提过。如果用一句话概括一下,那就是,不同的决策序列,到达某个相同的阶段时,可能会产生重复的状态。

“一个模型三个特征”实例剖析

“一个模型三个特征”这部分是理论知识,比较抽象,你看了之后可能还是有点懵,有种似懂非懂的感觉,没关系,这个很正常。后续我会通过一个个实例具体分析这部分的内容。先去写毕业论文去了,溜啦溜啦~~~

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