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动态规划

基本概念

动态规划过程是:每次决策依赖于当前状态,又随即引起状态的转移。一个决策序列就是在变化的状态中产生出来的,所以,这种多阶段最优化决策解决问题的过程就称为动态规划。

基本思想与策略

基本思想与分治法类似,也是将待求解的问题分解为若干个子问题(阶段),按顺序求解子阶段,前一子问题的解,为后一子问题的求解提供了有用的信息。在求解任一子问题时,列出各种可能的局部解,通过决策保留那些有可能达到最优的局部解,丢弃其他局部解。依次解决各子问题,最后一个子问题就是初始问题的解。

适用的情况

能采用动态规划求解的问题的一般要具有3个性质:

​ (1) 最优化原理:如果问题的最优解所包含的子问题的解也是最优的,就称该问题具有最优子结构,即满足最优化原理。

​ (2) 无后效性:即某阶段状态一旦确定,就不受这个状态以后决策的影响。也就是说,某状态以后的过程不会影响以前的状态,只与当前状态有关。

(3)有重叠子问题:即子问题之间是不独立的,一个子问题在下一阶段决策中可能被多次使用到。(该性质并不是动态规划适用的必要条件,但是如果没有这条性质,动态规划算法同其他算法相比就不具备优势)

求解的基本步骤

(1)划分阶段

(2)确定状态和状态变量

(3)确定决策并写出状态转移方程

(4)寻找边界条件

算法实现的说明

动态规划的主要难点在于理论上的设计,也就是上面4个步骤的确定,一旦设计完成,实现部分就会非常简单。

​ 使用动态规划求解问题,最重要的就是确定动态规划三要素:

(1)问题的阶段

(2)每个阶段的状态

(3)从前一个阶段转化到后一个阶段之间的递推关系。

例题:最大子序和

给定一个整数数组 nums ,找到一个具有最大和的连续子数组(子数组最少包含一个元素),返回其最大和。

示例:

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输入: [-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4],
输出: 6
解释: 连续子数组 [4,-1,2,1] 的和最大,为 6。

解决方案:

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class Solution {
public int maxSubArray(int[] nums) {
int ans = nums[0], sum = nums[0];
for(int i = 1; i < nums.length; i++){
sum = Math.max(nums[i], sum + nums[i]);
ans = Math.max(ans, sum);
}
return ans;
}
}