动态规划是一种算法思想,通过将原问题分解成一系列子问题的方式来求解复杂问题,从而减少计算量,提高效率。动态规划的核心思想在于拆分子问题,记住过往,减少重复计算。动态规划一般都是自底向上的,即从最小子问题开始逐步推导,直到得到原问题的解。
动态规划的应用场景包括求最值的问题,如最长递增子序列、最小编辑距离、背包问题、凑零钱问题等等。如果一个问题可以将所有可能的答案穷举出来,并且发现存在重叠子问题,那么就可以考虑使用动态规划。
动态规划的解题思路可以总结为以下几个步骤:
- 找出规律,确定最优子结构。
- 确定状态转移方程。
- 执行状态转移方程,得到最终解。
- 写出状态转移方程。
其中,找出规律,确定最优子结构是动态规划解题的第一步。最优子结构指的是,如果一个问题的最优解包含了其子问题的最优解,那么这个问题就具有最优子结构。状态转移方程是指在已知某个状态的情况下,如何推导出下一个状态的方程。执行状态转移方程,得到最终解是指,按照状态转移方程逐步推导出最终解。
举个例子,对于求解一个数组的最长递增子序列问题,可以按照以下步骤来解决:
- 穷举分析:因为动态规划的核心思想是拆分子问题,记住过往,减少重复计算。所以在思考原问题:数组 num[i] 的最长递增子序列长度时,可以思考相关子问题,比如原问题是否跟子问题 num[i-1] 的最长递增子序列长度有关。
- 找规律,确定最优子结构:当数组长度为 n 时,假设 dp[i] 表示以 nums[i] 结尾的最长递增子序列的长度,则 dp[i] 可以由 dp[0]~dp[i-1] 推导出来。如果 nums[i] 大于 nums[j],则 dp[i] 可以更新为 dp[j]+1,其中 j ∈ [0, i-1]。
- 状态转移方程:dp[i] = max(dp[j]+1),其中 j ∈ [0, i-1],且 nums[i] > nums[j]。
- 执行状态转移方程,得到最终解:最长递增子序列长度为 max(dp[i])。
总之,动态规划是一种非常经典、有技巧性的算法思想,可以用来解决各种复杂问题。在解决动态规划问题时,需要注意找出规律,确定最优子结构,写出状态转移方程,以及执行状态转移方程,得到最终解。