动态规划理论基础
什么是动态规划
动态规划,英文:Dynamic Programming,简称DP,如果某一问题有很多重叠子问题,使用动态规划是最有效的。
所以动态规划中每一个状态一定是由上一个状态推导出来的,这一点就区分于贪心,贪心没有状态推导,而是从局部直接选最优的,
常见类型
基础问题
背包问题
打家劫舍
股票问题
子序列问题
动规的误区
递推公式不是最主要的,仅仅是一部分
DP数组
DP数组究竟表示什么意思以及下标的含义
DP数组如何初始化
DP数组遍历顺序
打印DP数组(查错debug)
递归如何debug
做动规的题目,写代码之前一定要把状态转移在dp数组的上具体情况模拟一遍,心中有数,确定最后推出的是想要的结果。
然后再写代码,如果代码没通过就打印dp数组,看看是不是和自己预先推导的哪里不一样。
如果打印出来和自己预先模拟推导是一样的,那么就是自己的递归公式、初始化或者遍历顺序有问题了。
如果和自己预先模拟推导的不一样,那么就是代码实现细节有问题。
这样才是一个完整的思考过程,而不是一旦代码出问题,就毫无头绪的东改改西改改,最后过不了,或者说是稀里糊涂的过了。
这也是我为什么在动规五步曲里强调推导dp数组的重要性。
举个例子哈:在「代码随想录」刷题小分队微信群里,一些录友可能代码通过不了,会把代码抛到讨论群里问:我这里代码都已经和题解一模一样了,为什么通过不了呢?
发出这样的问题之前,其实可以自己先思考这三个问题:
- 这道题目我举例推导状态转移公式了么?
- 我打印dp数组的日志了么?
- 打印出来了dp数组和我想的一样么?
如果这灵魂三问自己都做到了,基本上这道题目也就解决了,或者更清晰的知道自己究竟是哪一点不明白,是状态转移不明白,还是实现代码不知道该怎么写,还是不理解遍历dp数组的顺序。
然后在问问题,目的性就很强了,群里的小伙伴也可以快速知道提问者的疑惑了。
注意这里不是说不让大家问问题哈, 而是说问问题之前要有自己的思考,问题要问到点子上!
大家工作之后就会发现,特别是大厂,问问题是一个专业活,是的,问问题也要体现出专业!
如果问同事很不专业的问题,同事们会懒的回答,领导也会认为你缺乏思考能力,这对职场发展是很不利的。
所以大家在刷题的时候,就锻炼自己养成专业提问的好习惯。
递归五部曲总结
DP数组定义以及下标的含义
递推公式
DP数组如何初始化
DP数组遍历顺序
打印DP数组(查错debug)
509. 斐波那契数列
文档讲解:代码随想录
题目链接:. - 力扣(LeetCode)
dp数组
一维或者二维用来做状态转移的dp数组
dp[i]:第i个斐波那契的数组
递推公式
dp[i] = dp[i-1] +dp[i-2]
dp数组如何初始化
dp[0]=1,dp[1]=1
遍历顺序
从前向后遍历,从i=2开始遍历
debug
如果有问题就打印dp数组
class Solution:def fib(self, n: int) -> int:dp = [1]*(n+1) #因为有f(n),所以数组长度是n+1dp[0]= 0for i in range(2,n+1): dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]print(dp)return dp[n]
这个题目如何简单:dp数组的初始化和递推关系都已经给我们了,遍历顺序也是很直观
70. 爬楼梯
文档讲解:代码随想录
题目链接:. - 力扣(LeetCode)
爬到第一层楼梯有一种方法,爬到二层楼梯有两种方法(走一步或者直接走两步)。
那么第一层楼梯再跨两步就到第三层 ,第二层楼梯再跨一步就到第三层。
所以到第三层楼梯的状态可以由第二层楼梯 和 到第一层楼梯状态推导出来,那么就可以想到动态规划了。(当要爬到第三层时,我们已经在一层或者二层了,假设在一层,我们就还需要迈两个台阶,假设在第二层,只需迈一个台阶就可以,因为我们最后一步只能迈一步或者两步)
为什么三阶台阶只和一阶和二阶有关系?因为一步只能迈一步或者二步
同理4阶只能由2阶或者3阶迈上来,2阶再走两步,3阶再走1步
递推:当前这个阶有几种方法依赖于前两种状态
dp数组
dp[i]:达到第i阶有dp[i]种方法
递推公式
dp[i] = dp[i-1] +dp[i-2]
dp数组如何初始化
dp[0]=0,dp[1]=1,dp[2]=2
遍历顺序
从前向后遍历,从i=3开始遍历
debug
如果有问题就打印dp数组
class Solution:def climbStairs(self, n: int) -> int:dp = [0]*(n+1) #因为有f(n),所以数组长度是n+1dp[1] = 1if n > 1:dp[2] = 2for i in range(3,n+1): #当前状态只依赖于前两个状态,可以进行压缩dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]print(dp)return dp[n]
最后这个题的代码与上一题差不多,但是从题意中看不出来呢?因为dp数组的定义与递推关系在题目中并没有明说
746. 使用最小花费爬楼梯
文档讲解:代码随想录
题目链接:. - 力扣(LeetCode)
dp数组的定义
如何定义dp数组呢?
我们的目标是求到达顶楼的最小消耗,上图中可以看出下标为3代表我们达到了楼顶,下标对应的值就表示为达到这楼的消耗
所以dp数组的含义就表示:到达i位置的最小花费是dp[i]
递推公式
一步可以跳1个台阶或者两个台阶
i可以由i-1跳了一步得到,花费就是cost[i-1] 一共就是dp[i] + cost[i-1]
也可以由i-2跳了两步得到,花费就是cost[i-2] 一共就是dp[i-2] + cost[i-2]
dp[i] = min(dp[i-2] + cost[i-2],dp[i] + cost[i-1])
dp数组如何初始化
初始位置可以选在0或1
dp[0] = 0,dp[1] = 0
遍历顺序
从前向后遍历,从i=2开始遍历
debug
如果有问题就打印dp数组
class Solution:def minCostClimbingStairs(self, cost: List[int]) -> int:dp = [0]*(len(cost)+1)for i in range(2,len(cost)+1):dp[i] = min(dp[i-1]+cost[i-1],dp[i-2]+cost[i-2])return dp[len(cost)]