7.2Climbing Stairs 基本动态规划:一维
基本动态规划概念了解
这里我们引用一下维基百科的描述:"动态规划(Dynamic Programming, DP)在查找有很多
重叠子问题的情况的最优解时有效。它将问题重新组合成子问题。为了避免多次解决这些子问
题,它们的结果都逐渐被计算并被保存,从简单的问题直到整个问题都被解决。因此,动态规划
保存递归时的结果,因而不会在解决同样的问题时花费时间......动态规划只能应用于有最优子结
构的问题。最优子结构的意思是局部最优解能决定全局最优解(对有些问题这个要求并不能完
全满足,故有时需要引入一定的近似)。简单地说,问题能够分解成子问题来解决。"
通俗一点来讲,动态规划和其它遍历算法(如深度优先搜索)都是将原问题拆成多个子问题
然后求解,它们之间最本质的区别是,动态规划保存子问题的解,避免重复计算。解决动态规
划问题的关键是找到状态转移方程,这样我们可以通过计算和储存子问题的解来求解最终问题。
同时,我们也可以对动态规划进行空间压缩,起到节省空间消耗的效果。这一技巧笔者将在
之后的题目中介绍。
在一些情况下,动态规划可以看成是带有状态记录(memoization)的优先搜索。状态记录的
意思为,如果一个子问题在优先搜索时已经计算过一次,我们可以把它的结果储存下来,之后遇
到该子问题的时候可以直接返回储存的结果。动态规划是自下而上的,即先解决子问题,再解
决父问题;而用带有状态记录的优先搜索是自上而下的,即从父问题搜索到子问题,若重复搜索
到同一个子问题则进行状态记录,防止重复计算。如果题目需求的是最终状态,那么使用动态搜
索比较方便;如果题目需要输出所有的路径,那么使用带有状态记录的优先搜索会比较方便。
题目描述
给定第n节台阶,每次可以走一步或走两步,求一共有多少种方式可以走完这些台阶。
输入输出样例
Input :3
Output:3
在这个样例中,一共有三种方法走完这三节台阶,每次走一步;先走一步,再走两步;先走两步,再走一步
题解
这个题难度还可以,就是一个十分经典的斐波那契数列题。定义一个数组dp。dp[i]表示走到第i节的方法数。因为我们每次可以走一步或者两步。所以第i节可以从第i-1或i-2节到达。换句话说,走到第i节的方法数即为走到第i-1节的方法数加上走到第i-2节的方法数。这样我们就得到了状态转移方程dp【i】 = dp【i-1】+dp【i-2】
发现了吗?dp【i】只和dp【i-1】和dp【i-2】有关。那就只用两个变量dp【i-1】和dp【i-2】来存储,是不是又降低了空间复杂度。
cpp
#include <iostream>
using namespace std;
int climbStairs(int n) {
if (n <= 2) return n;
int pre2 = 1, pre1 = 2, cur;
for (int i = 2; i < n; ++i) {
cur = pre1 + pre2;
pre2 = pre1;
pre1 = cur;
}
return cur;
}
int main() {
int n = 3;
cout << climbStairs(n) << endl;
return 0;
}