算法设计:动态规划问题

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适合采用动态规划方法的最优化问题中的两个要素:最优子结构和重叠子问题。

最优子结构:

用动态规划求解最优化问题的第一步就是刻画最优解的结构,如果一个问题的解结构包含其子问题的最优解,就称此问题具有最优子结构性质。因此,某个问题是否适合应用动态规划算法,它是否具有最优子结构性质是一个很好的线索。使用动态规划算法时,用子问题的最优解来构造原问题的最优解。因此必须考查最优解中用到的所有子问题。

重叠子问题:

在斐波拉契数列结构图中,可以看到大量的重叠子问题,比如说在求fib(6)的时候,fib(2)被调用了5次。如果使用递归算法的时候会反复的求解相同的子问题,不停的调用函数,而不是生成新的子问题。如果递归算法反复求解相同的子问题,就称为具有重叠子问题(overlapping subproblems)性质。在动态规划算法中使用数组来保存子问题的解,这样子问题多次求解的时候可以直接查表不用调用函数递归。
步骤:

  1. 动态规划方法的第一个步骤是描述最优解的结构的特征。
  2. 第二个步骤是利用子问题的最优解来递归定义一个最优解的值。
  3. 第三个步骤计算最优解
  4. 第四个步骤构造最优解

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