递归像**"查字典"**,查一个词,发现要先查另一个词,另一个词又要查第三个词,直到查到最简单的词(Base Case)才停止。
DP 像**"考前抱佛脚背书"**,把查过的词条直接抄在 A4 纸上(DP数组),考试时直接看纸,不用翻书。
模块一:斐波那契数列(递归 vs 记忆化 vs 递推)
1. 思路讲解(Why C++?)
在 C++ 中,递归深度过深(如 n > 10000)会导致栈溢出(Stack Overflow)。而且 C++ 没有 Python 那样的字典(dict)天然支持,我们需要手动开数组。
2. 代码详解
版本 A:纯递归(反面教材,仅用于理解)
cpp
cpp
cpp
#include <iostream>
using namespace std;
int fib(int n) {
if (n <= 1) return n;
return fib(n - 1) + fib(n - 2);
}
int main() {
cout << fib(5) << endl; // 5
return 0;
}
-
思路:最直观的数学定义。
-
缺点:时间复杂度 O(2n),存在大量重复计算。
版本 B:记忆化搜索(自顶向下)
cpp
cpp
cpp
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int fibHelper(int n, vector<int>& memo) {
// 1. 查表:如果算过,直接返回
if (memo[n] != -1) {
return memo[n];
}
// 2. 计算:没算过,则计算并存入表中
memo[n] = fibHelper(n - 1, memo) + fibHelper(n - 2, memo);
return memo[n];
}
int fib(int n) {
if (n <= 1) return n;
// 初始化备忘录,-1表示未计算
vector<int> memo(n + 1, -1);
memo[0] = 0;
memo[1] = 1;
return fibHelper(n, memo);
}
-
思路:
-
定义一个
memo数组(C++ Vector),初始化为-1。 -
进入函数先判断
memo[n]是否不为-1,如果是,直接返回(剪枝)。 -
否则计算,并把结果存进
memo[n]。
-
-
注意 :这里使用了引用传参
vector<int>& memo,避免数组拷贝的巨大开销。
版本 C:动态规划(自底向上,推荐)
cpp
cpp
cpp
int fib(int n) {
if (n <= 1) return n;
vector<int> dp(n + 1); // dp[i] 表示第 i 个斐波那契数
dp[0] = 0; // Base Case
dp[1] = 1; // Base Case
for (int i = 2; i <= n; i++) {
dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2]; // 状态转移方程
}
return dp[n];
}
- 思路:从最小的子问题开始,一步步构建大问题的解。像织毛衣一样,一行一行织上去。
模块二:爬楼梯(理解 DP 数组定义)
1. 思路讲解
这是 DP 定义的经典题。关键在于定义 dp[i]的含义:爬到第 i 阶楼梯的方法总数。
由于每次只能爬 1 或 2 阶,所以第 i 阶只能由第 i-1 阶(走 1 步)或第 i-2 阶(走 2 步)到达。
因此:dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]。
2. 代码详解
cpp
cpp
cpp
#include <vector>
using namespace std;
class Solution {
public:
int climbStairs(int n) {
if (n <= 2) return n;
vector<int> dp(n + 1); // 多开一位,防止 n=1 时越界
dp[1] = 1; // 1阶:1种
dp[2] = 2; // 2阶:2种 (1+1 或 2)
for (int i = 3; i <= n; i++) {
dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2];
}
return dp[n];
}
};
- C++ 坑点 :如果
vector<int> dp(n),下标范围是[0, n-1]。如果访问dp[n]会越界。所以通常开n+1方便理解。
模块三:最小路径和(二维 DP 入门)
1. 思路讲解
想象一个棋盘,dp[i][j]代表从左上角 (0,0)走到当前格子 (i,j)的最小路径和。
要到达 (i,j),只能从上方 (i-1,j)或左方 (i,j-1)过来。
所以:dp[i][j] = grid[i][j] + min(dp[i-1][j], dp[i][j-1])。
特例:第一行只能从左来,第一列只能从上来。
2. 代码详解
cpp
cpp
cpp
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
class Solution {
public:
int minPathSum(vector<vector<int>>& grid) {
int m = grid.size();
int n = grid[0].size();
vector<vector<int>> dp(m, vector<int>(n, 0));
// 1. 初始化起点
dp[0][0] = grid[0][0];
// 2. 初始化第一列(只能从上往下)
for (int i = 1; i < m; i++) {
dp[i][0] = dp[i - 1][0] + grid[i][0];
}
// 3. 初始化第一行(只能从左往右)
for (int j = 1; j < n; j++) {
dp[0][j] = dp[0][j - 1] + grid[0][j];
}
// 4. 填充剩余格子
for (int i = 1; i < m; i++) {
for (int j = 1; j < n; j++) {
// 核心:取上方和左方的最小值,加上当前格子的代价
dp[i][j] = grid[i][j] + min(dp[i - 1][j], dp[i][j - 1]);
}
}
return dp[m - 1][n - 1];
}
};
-
思路拆解:
-
vector<vector<int>> dp(m, vector<int>(n, 0));这是 C++ 创建二维数组的标准方式。 -
初始化边界是新手最容易漏掉的地方,漏了就会逻辑错误。
-
谢谢