动态规划法(九)想要更多例子?

简介:   本文将会介绍三个用动态规划法解决的例子,分别是:楼梯台阶问题二项式系数求解最大乘积子数组问题楼梯台阶问题 一个n阶的楼梯,一个婴儿每次爬一阶或两阶,试问一共有多少种办法爬完楼梯。

  本文将会介绍三个用动态规划法解决的例子,分别是:

  • 楼梯台阶问题
  • 二项式系数求解
  • 最大乘积子数组问题

楼梯台阶问题

一个n阶的楼梯,一个婴儿每次爬一阶或两阶,试问一共有多少种办法爬完楼梯。

设f(n)为该问题的解,考虑最后一次的爬法,若最后一次爬一阶,则前面n-1阶楼梯有f(n-1)种办法,若最后一次爬两阶,则前面n-2阶楼梯有f(n-2)种办法,因此:

f(n)=f(n1)+f(n2).f(n)=f(n−1)+f(n−2).

f(1)=1,f(2)=2,f(3)=3,….该数列为斐波那契数列,可以参考博客 动态规划法(一)从斐波那契数列谈起用动态规划法进行求解。

一个n阶的楼梯,一个婴儿每次爬一阶或两阶或三阶台阶,试问一共有多少种办法爬完楼梯。

同上面的解法一样,有:

f(n)=f(n1)+f(n2)+f(n3).f(n)=f(n−1)+f(n−2)+f(n−3).

其中,f(1)=1,f(2)=2,f(3)=4. 可以参考博客 动态规划法(二)找零钱问题用动态规划法进行求解。

二项式系数求解

  对于二项式系数,有如下等式:

Ckn=Ckn1+Ck1n1.Cnk=Cn−1k+Cn−1k−1.

再结合 C0n=1,C1n=nCn0=1,Cn1=n对该问题用动态规划法进行求解,本质上这也是一个递归关系式。Python代码如下:
import numpy as np

def binomial(n, k):

    if k == 0:
        return 1
    elif k == 1:
        return n
    else:
        table = np.array([[0] * (k + 1)] * n, dtype='int64')
        for i in range(n):
            table[i, 0] = 1
            table[i, 1] = i + 1

        for i in range(n):
            for j in range(2, k+1):
                if i+1 < j:
                    table[i, j] = 0
                else:
                    table[i, j] = table[i-1, j] + table[i-1, j-1]

        return table[n-1, k]

t = binomial(50, 10)
print(t)

最大乘积子数组问题

  所谓的最大乘积子数组问题,指的是:给定一个数组A,寻找A的乘积最大的非空连续子数组。比如,数组 A = [-2, -3, 4], 最大乘积子数组应为A,其乘积为24。
  在博客动态规划法(八)最大子数组问题(maximum subarray problem)中,我们已经用动态规划法解决了最大子数组问题。对于最大乘积子数组问题,我们也可以类似地用动态规划法解决。但是,对于A中元素均为正数的情形,可以有更简单的方法。
  首先对A中元素去对数,则原问题等价于最大子数组问题,找出最大和后,再用指数作用,就能得到A中元素均为正数的最大乘积子数组问题的解。其Python代码如下:

from math import log2, pow

# using dynamic programming to slove maximum subarray problem
def DP_maximum_subarray(old_arr):

    # 对原数组取底为2的对数
    arr = [log2(x) for x in old_arr]

    # 对新数组求解最大子数组问题
    # 并求出该子数组的开始坐标(begin_index)和结束坐标(end_index)
    t = len(arr)
    MS = [0]*t # 初始化MS数组
    MS[0] = arr[0] # 动态规划法的初始值

    # 动态规划法的子结构
    for i in range(1, t):
        MS[i] = max(MS[i-1]+arr[i], arr[i])

    # 求解该子数组的开始坐标(begin_index)和结束坐标(end_index)
    end_index = MS.index(max(MS))
    begin_index = end_index
    sum = arr[end_index]
    while abs(sum- max(MS)) > pow(10, -5):
        begin_index -= 1
        sum += arr[begin_index]

    return begin_index, end_index, pow(2, max(MS))

a = [1/2, 4, 1/2, 16, 1/8, 32, 2, 1/16]
begin_index, end_index, max_product = DP_maximum_subarray(a)
print([begin_index, end_index, max_product])

输出结果为:

[1, 6, 256.0]

最大乘积子数组问题的最大乘积为256,子数组开始坐标为1,结束坐标为6,因此子数组为[4, 1/2, 16, 1/8, 32, 2]。

注意:本人现已开通两个微信公众号: 因为Python(微信号为:python_math)以及轻松学会Python爬虫(微信号为:easy_web_scrape), 欢迎大家关注哦~~

目录
相关文章
|
3月前
|
算法
聊聊一个面试中经常出现的算法题:组合运算及其实际应用例子
聊聊一个面试中经常出现的算法题:组合运算及其实际应用例子
|
5月前
|
存储 数据库
【随手记】顺序I/O和随机I/O的定义和区别
【随手记】顺序I/O和随机I/O的定义和区别
172 1
|
6月前
【错题集-编程题】重排字符串(贪心 + 构造)
【错题集-编程题】重排字符串(贪心 + 构造)
|
6月前
|
算法
leetcode代码记录(组合
leetcode代码记录(组合
23 0
|
6月前
|
vr&ar Python
有限状态机详解与举例(leetcode 1023)
有限状态机详解与举例(leetcode 1023)
127 0
|
算法
代码随想录算法训练营第二十六天 | LeetCode 39. 组合总和、40. 组合总和 II、131. 分割回文串
代码随想录算法训练营第二十六天 | LeetCode 39. 组合总和、40. 组合总和 II、131. 分割回文串
45 0
|
算法
转:用一个例子说明Floyd算法
弗洛伊德算法(Floyd&#39;s algorithm)是一种用于求带权图中最短路径的算法,适用于带有正负权边的图(但不能有负环)。这种算法也有时被称为弗洛伊德-沃尔什算法。该算法基于动态规划,其时间复杂度为O(V^3),其中V是图中的顶点数。此外,该算法还可用于检测图中的负环并求出传递闭包。
128 2
|
存储 编译器 C语言
【C】函数真的难嘛?其实一点也不难,原理很简单。
# 什么是函数 程序是由多个零件组合而成的,而函数就是这种“零件”的一个较小单位。 ## main函数和库函数 C语言程序中,main函数是必不可少的。程序运行的时候,会执行main函数的主题部分。main函数中使用了printf、scanf、puts等函数。由C语言提供的这些为数众多的函数称为库函数。 ## 什么是函数 当然,我们也可以自己创建函数。而实际上,我们也必须亲自动手创建各种函数。下面我们来自己创建一个简单的函数。 创建一个函数,接收两个整数参数,返回较大整数的值。 printf函数和scanf函数等创建得比较好得函数,即使不知道其内容,只要了解使用方法,也可以轻松使用。 ## 函
比较(用函数方法)打印100到200之间的单数,素数,并且请教各位读者,如何区别的不同
比较(用函数方法)打印100到200之间的单数,素数,并且请教各位读者,如何区别的不同
121 0
比较(用函数方法)打印100到200之间的单数,素数,并且请教各位读者,如何区别的不同