动态规划笔记——最长公共子序列&&最长公共字串&&机器人走方格&&爬楼梯

最长公共子序列

Ax= a1,a2,……ax, By= b1,b2,……by, LCS(m,n)表示它们的最长公共子序列长度。L(x, y)表示Ax和By的一个最长公共子序列。
令x表示子序列考虑最后一项

(1) t = Ax = By

那么它们L(x,y)的最后一项一定是这个元素

此时:LCS(Ax, By) = LCS(x - 1, y - 1) + 1

(2)  Ax ≠ By
仍然设t = L(Ax, By), 或者L(Ax, By)是空序列(这时t是未定义值不等于任何值)。
则t  ≠ Ax和t  ≠ By至少有一个成立,因为t不能同时等于两个不同的值!


如果t  ≠ Ax,

则:L(x, y)= L(x - 1, y)
       LCS(x,y) = LCS(x – 1, y)


如果t  ≠ By,

       L(x, y)= L(x , y - 1)

       LCS(x,y) = LCS(x, y – 1)

可是,我们事先并不知道t,由定义,我们取最大的一个,因此这种情况下,有LCS(x,y) = max(LCS(x – 1, y) , LCS(x, y – 1))。
所以:

LCS(x,y) = 
(1) LCS(x - 1,y - 1) + 1 如果Ax = By
(2) max(LCS(x – 1, y) , LCS(x, y – 1)) 如果Ax ≠ By
(3) 0 如果x = 0或者y = 0(一个空序列和任何序列的最长公共子序列都是空序列)

到此我们求出了计算最长公共子序列长度的递推公式。

    0 1 2 3 4 5 j

 i 0

  1

  2

  3

  4

  i=j=0时,dp[i][j]=0

  A[i]=B[j]时(从1计数),dp[i][j]=dp[i-1][j-1]+1

  A[i]!=B[j]时,dp[i][j]=max(dp[i][j-1],dp[i-1][j])

int findLCS(string A, int n, string B, int m) {
        int table[n + 1][m + 1];
        for(int i=0;i<=n;i++)
            table[i][0]=0;
        for(int i=0;i<=m;i++)
            table[0][i]=0;
        for(int i=1;i<=n;i++)
        {
            for(int j=1;j<=m;j++)
            {
                if(A[i-1]==B[j-1])
                    table[i][j]=table[i-1][j-1]+1;
                else
                    table[i][j]=max(table[i][j-1],table[i-1][j]);
            }
        }
        return table[n][m];
    }

 最长公共字串

明白了最长公共子序列,这个问题就很好理解了,重要的是找到转移方程:

class LongestSubstring {
public:
    int findLongest(string A, int n, string B, int m) {
        int res=0;
        int c[n+1][m+1];
        for(int i=0;i<=n;i++)
        {
            for(int j=0;j<=m;j++)
            {
                if(i==0||j==0)
                    c[i][j]=0;
                else if(A[i-1]==B[j-1])
                {
                    c[i][j]=c[i-1][j-1]+1;
                    res=max(c[i][j],res);
                }
                else
                    c[i][j]=0;
            }
        }
        return res;
    }
};

机器人走方格

有一个XxY的网格,一个机器人只能走格点且只能向右或向下走,要从左上角走到右下角。请设计一个算法,计算机器人有多少种走法。

解题思路:

对于当前的每一步F(x , y),一定是从F(x-1 , y)或F(x , y-1)走过来的。

假设机器人走到F(x-1 , y)有m种走法,走到F(x , y-1)有n种走法,则走到F(x , y)有m+n种走法。

这就是问题核心。

关于初值问题:

即:只有一行或者只有一列时,怎么走?

走法当然是只有一种。所以初始化F(0 , i)与F(j, 0)为1

法一:递归

 int countWays(int x, int y) {
        //递归
        if(x==0&&y==0)
            return 0;
        else if(x==1||y==1)
            return 1;
        else
            return countWays(x-1,y)+countWays(x,y-1);
    }

很好理解,可惜效率不高,当方格数变多时,耗时过多。

所以——铛铛铛铛!所有的递归都可以改写成循环(就看你会不会写,哼~)。

法二:动态规划

int uniquePaths(int m, int n) {
         vector<vector <int> > F(m ,vector<int>(n,1));
         for(int i=1;i<m;i++)
         {
             for(int j=1;j<n;j++)
             {
                 F[i][j]=F[i-1][j]+F[i][j-1];
             }
         }
         return F[m-1][n-1];
      }

分析:vector二维数组保存走到每个方格的走法数

          双层for循环在更新走到每个方格的走法数

写到这里,脑海中灵光一闪!爬楼梯不也是这么回事嘛!

爬楼梯问题

你正在爬楼梯,需要n步才能达到顶峰。每次只能爬1或2步。 你可以通过多少不同的方式登顶?

动态规划法:

 int climbStairs(int n) {
        int dp[n + 1];
        dp[0] = 1;
        dp[1] = 1;
        for(int i = 2; i <= n; i++){
            dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2];
        }
        return dp[n];
    }

当然这个也可以用递归,太简单就不写了。

总结:

嘤嘤嘤,这是第一次对动态规划问题有了一定理解。

再接再厉!我要加油!

参考来自:https://blog.csdn.net/lz161530245/article/details/76943991

                  https://blog.csdn.net/u012102306/article/details/53184446

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