动态规划算法-凑硬币

简介: 动态规划算法-凑硬币

动态规划算法是计算机科学算法中最重要也是最常用的一个算法,巧妙的利用它可以解决很多复杂的问题,另外也频繁的出现在各大互联网公司的面试中,因此掌握它是十分必要的。

 

但该算法对于初学者来说,要想彻底的掌握理解它并非易事,本系列教程将带领大家一起来学习该算法,通过经典的案列介绍和解题分析,试图归纳出一套统一的方法来解决动态规划类题目。本系列重点介绍分析问题的思路和方法,而非直接告诉你答案,给您不一样的分析问题的思路。

 

首先我们来看一道非常经典的“凑硬币”题目:

面值为1元、3元、5元的硬币若干,如何用最少的硬币凑够11元?

 

解题思路:

 

步骤1:用函数的形式来表示题目结果。

f(x)= y,该函数表示凑够x元,最少的硬币数量为y

举例如下:

- 凑够1元最少的硬币数量为1,则可表示为f(1)= 1

- 凑够11元最少的硬币数量为3,则可表示为f(11)= 3

 

步骤2:分析递推情况。

凑够11元,我们需要多次选择,如:

第一次选择1元,则还需要凑够11- 1 = 10元;

第二次选择3元,则还需要凑够10- 3 = 7元;

。。。

 

如果我们选择了一枚1元硬币,则f(11)= 1 + f(11-1),表示凑够11元选择了一枚1元硬币,那么还剩下需要凑够11-1= 10元的硬币数量f(10)

同理如果选择3元则f(11)= 1 + f(11-3),如果选择5元则f(11)= 1 + f(11-5)

 

根据题目要求凑够11元使用最少的硬币,所以

f(11) = min{ 1+f(10),  1+f(8), 1+f(6)}

注:此处大家要充分理解f(x)函数的含义,f(x)表示凑够x元最少需要的硬币数量。

 

通过分析f(11)我们知道要想求解f(11)必须先求解f(10),f(8), f(6)

f(10) = min{1+f(10-1), 1+f(10-3), 1+f(10-5)}

f(8) = min{1+f(8-1), 1+f(8-3), 1+f(8-5)}

f(6) = min{1+f(6-1), 1+f(6-3), 1+f(6-5)}

。。。

故,要想求解f(11),必须先求解f(10),f(8),f(6),而要求解f(10)必须先求解f(9),f(7), f(5),其他的同理,所以当我们计算了前面函数的值后,自然就能非常方便的得到后面的函数结果。这就是动态规划算法的魅力所在。

 

在认真分析f(11)之后,我们很容易的得出一般情况即:

f(i) = min{ 1+f(i-1), 1+f(i-3), 1+f(i-5)}

凑够i元,可以有三种方案,分别是选择一枚1元、一枚3元或一枚5元,然后选择这三种方案中最小的值。这就是我们得出的针对一般情况的递推结果。这个递推公式对于求解动态规划题目来说显得尤为重要。

 

以上就是我们分析递推的情况,不知您理解了与否。

 

步骤3:算法实现

在我们了解问题的解决思路后,我们可以选择任何一门熟悉的编程语言去实现,如c,java等。

 

如果你不了解算法思想,不了解分析问题的思路和方法,即使你精通任何一门编程语言也无济于事,因为你无从下手,这就是一直强调的算法思想、分析问题思路和方法的重要性。

 

当你了解问题的解决思路后,并不表示你一定就能够编程实现它。关于本题的编程实现,我们将开辟新的文章来介绍,分析在编程实现时候需要注意的一些问题。如您感兴趣欢迎关注文章结尾的公众号。

 

总结:

针对任何一个动态规划的题目,我们基本都可以按照上面的三个步骤来分析,后面的文章将继续详细讲解分析思路。

目录
相关文章
|
2月前
|
存储 算法
深入了解动态规划算法
深入了解动态规划算法
76 1
|
2月前
|
算法 测试技术 C++
【动态规划算法】蓝桥杯填充问题(C/C++)
【动态规划算法】蓝桥杯填充问题(C/C++)
|
5月前
|
算法 开发者 Python
惊呆了!Python算法设计与分析,分治法、贪心、动态规划...这些你都会了吗?不会?那还不快来学!
【7月更文挑战第10天】探索编程巅峰,算法至关重要。Python以其易读性成为学习算法的首选。分治法,如归并排序,将大问题拆解;贪心算法,如找零问题,每步求局部最优;动态规划,如斐波那契数列,利用子问题解。通过示例代码,理解并掌握这些算法,提升编程技能,面对挑战更加从容。动手实践,体验算法的神奇力量吧!
78 8
|
5月前
|
算法 Python
算法不再难!Python分治法、贪心、动态规划实战解析,轻松应对各种算法挑战!
【7月更文挑战第8天】掌握Python算法三剑客:分治、贪心、动态规划。分治如归并排序,将大问题拆解递归解决;贪心策略在每步选最优解,如高效找零;动态规划利用子问题解,避免重复计算,解决最长公共子序列问题。实例展示,助你轻松驾驭算法!**
76 3
|
1月前
|
算法 Python
在Python编程中,分治法、贪心算法和动态规划是三种重要的算法。分治法通过将大问题分解为小问题,递归解决后合并结果
在Python编程中,分治法、贪心算法和动态规划是三种重要的算法。分治法通过将大问题分解为小问题,递归解决后合并结果;贪心算法在每一步选择局部最优解,追求全局最优;动态规划通过保存子问题的解,避免重复计算,确保全局最优。这三种算法各具特色,适用于不同类型的问题,合理选择能显著提升编程效率。
53 2
|
2月前
|
算法
动态规划算法学习三:0-1背包问题
这篇文章是关于0-1背包问题的动态规划算法详解,包括问题描述、解决步骤、最优子结构性质、状态表示和递推方程、算法设计与分析、计算最优值、算法实现以及对算法缺点的思考。
104 2
动态规划算法学习三:0-1背包问题
|
2月前
|
算法
动态规划算法学习四:最大上升子序列问题(LIS:Longest Increasing Subsequence)
这篇文章介绍了动态规划算法中解决最大上升子序列问题(LIS)的方法,包括问题的描述、动态规划的步骤、状态表示、递推方程、计算最优值以及优化方法,如非动态规划的二分法。
80 0
动态规划算法学习四:最大上升子序列问题(LIS:Longest Increasing Subsequence)
|
2月前
|
算法
动态规划算法学习二:最长公共子序列
这篇文章介绍了如何使用动态规划算法解决最长公共子序列(LCS)问题,包括问题描述、最优子结构性质、状态表示、状态递归方程、计算最优值的方法,以及具体的代码实现。
175 0
动态规划算法学习二:最长公共子序列
|
2月前
|
存储 人工智能 算法
【算法——动态规划】蓝桥ALGO-1007 印章(C/C++)
【算法——动态规划】蓝桥ALGO-1007 印章(C/C++)
【算法——动态规划】蓝桥ALGO-1007 印章(C/C++)
|
2月前
|
存储 算法
动态规划算法学习一:DP的重要知识点、矩阵连乘算法
这篇文章是关于动态规划算法中矩阵连乘问题的详解,包括问题描述、最优子结构、重叠子问题、递归方法、备忘录方法和动态规划算法设计的步骤。
166 0