動態規劃 鋼條切割問題

2021-06-26 17:26:42 字數 2489 閱讀 2105

已知鋼條切割的不同長度對應的不同**如下所示:

長度i      1 23 45 67 89 10

**pi 1589101717202430

求輸入長度,輸出最佳的收益。

詳細理論知識見《演算法導論第十五章》 p359

書中給出三個演算法:

一、自頂向下遞迴實現

缺點:當n足夠大時,時間會**性地增長。

偽**:

cut-rod(p,n)

if n==0

return 0

q=-max

for i = 1 to n

q=max(q,p[i]+cut_rod(p,n-i))

return q

其中q初始化為負無窮大(或者任意負數也行)

p為一維陣列代表各種長度的對應最佳方案

c++實現**:

#include //自頂向下遞迴實現

using namespace std;

int p[10] = ;

int cut_rod(int p,int n)

return q;

}int main()

}

二、帶備忘的自頂向下法

引入備忘機制,遞迴解決問題,儲存每個子問題的解。

偽**:

memoized-cut-rod(p,n)

let r[0...n]be a new array

for i = 0 to n

r[i] = -max

return memoized-cut-rod-aux(p,n,r)

memoized-cut-rod-aux(p,n,r)

if r[n]>=0

return r[n]

if n==0

q=0else

q=-max

for i = 1 to n

q = max(q,p[i]+memoized-cut-rod-aux(p,n-i,r))

r[n]=q

return q

和自底向下的遞迴實現類似,僅僅是多提供了乙個陣列作為儲存。效率提高。

c++實現

#include //自頂向下遞迴實現

using namespace std;

int p[10] = ;

int r[10];

int n;

int memoized_cut_rod_aux(int p, int n, int r)

r[n] = q;

return q;

}int memoized_cut_rod(int p, int n)

int main()

}

三、自底向上法

自底向上依賴於「更小的」子問題求解。用兩個迴圈代替遞迴實現,每次所依賴的那些更小的子問題都已求解完畢,結果已經儲存。每個子問題只需求解一次。

偽**:

bottom-up-cut-rod(p,n)

let r[0..n]be a new array

r[0]=0

for j = 1 to n

q = -max

for i = 1 to j

q = max(q,p[i]+r[j-i])

r[j]=q;

return r[n]

c++實現**:

#include //自頂向下遞迴實現

using namespace std;

int p[10] = ;

int r[10];

int n;

int bottom_up_cut_rod(int p,int n)

r[j] = q;

} return r[n];

}int main()

}

附上自底向下重構解(返回最優值以及最優值第一段長度)偽**

memoized-cut-rod-aux(p,n,r)

let r[0..n] and s[0..n] be new arrays

r[0]=0

for j=1 to n

q = -1

for i=1 to j

if q < p[i]+r[j-i]

q = p[i]+r[j-i]

s[j]= i ;

r[j] = -max

return memoized-cut-rod-aux(p,n,r)

總結:一直不理解動態規劃,但是卻在很多oj上看到他的影子,今天在演算法導論上算是收穫頗豐,不過dp依舊是一道跨不過去但非得跨過去的障礙。

加油!

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