动态规划算法详解(附代码实现)如何理解“动态规划算法”?动态规划(DynamicProgramming,简称DP)是

动态规划的第一个特征是问题可以被分解成相似的子问题,并且这些子问题会被多次求解。例如,在计算斐波那契数列时,F(n)=F(n-1)+F(n-2),F(n-1)和F(n-2)会被多次计算。

动态规划的第二个特征是最优解包含了其子问题的最优解。如果一个问题的最优解可以从其子问题的最优解有效地构造出来,那么该问题就具备最优子结构特性。

无后效性有两层含义,第一层含义是,在推导后面阶段的状态的时候,我们只关心前面阶段的状态值,不关心这个状态是怎么一步一步推导出来的。第二层含义是,某阶段状态一旦确定,就不受之后阶段的决策影响。无后效性是一个非常“宽松”的要求。只要满足前面提到的动态规划问题模型,其实基本上都会满足无后效性。

动态规划广泛应用于各种问题,如:

使用表格来对比“动态规划算法”和“回溯算法”的异同及适用场景可以使信息更加清晰明了。以下是一个详细的对比表格:

尽管动态规划比回溯算法高效,但是,并不是所有问题,都可以用动态规划来解决。能用动态规划解决的问题,需要满足三个特征,最优子结构、无后效性和重复子问题。在重复子问题这一点上,动态规划和分治算法的区分非常明显。分治算法要求分割成的子问题,不能有重复子问题,而动态规划正好相反,动态规划之所以高效,就是因为回溯算法实现中存在大量的重复子问题。

贪心算法实际上是动态规划算法的一种特殊情况。它解决问题起来更加高效,代码实现也更加简洁。不过,它可以解决的问题也更加有限。它能解决的问题需要满足三个条件,最优子结构、无后效性和贪心选择性(这里我们不怎么强调重复子问题)。

其中,最优子结构、无后效性跟动态规划中的无异。“贪心选择性”的意思是,通过局部最优的选择,能产生全局的最优选择。每一个阶段,我们都选择当前看起来最优的决策,所有阶段的决策完成之后,最终由这些局部最优解构成全局最优解。

0-1背包问题是一个经典的动态规划问题。给定一个背包,最多能承载的重量为W,还有n个物品,每个物品有一个重量w[i]和价值v[i]。目标是在不超过背包最大承载重量的前提下,选择一部分物品放入背包,使得背包内物品的总价值最大化。每个物品只能选择放入或不放入背包。

动态规划通过将问题分解为更小的子问题,并通过记录每个子问题的结果来避免重复计算,从而有效地解决问题。

实现0-1背包问题,并记录选择的物品的代码:

拼写纠错是自然语言处理中的一个经典问题。给定一个错误的单词,目标是找到最接近的正确单词。常用的拼写纠错算法基于编辑距离(例如Levenshtein距离)来衡量两个单词的相似性。编辑距离是两个字符串之间的最小操作次数,这些操作包括插入、删除和替换字符。

为了实现拼写纠错功能,我们可以使用动态规划来计算输入单词与字典中每个单词的编辑距离,并选择编辑距离最小的单词作为纠正结果。

动态规划的思想是通过解决子问题并记录其结果来避免重复计算,从而有效地解决问题。对于最短路径问题,通常使用的动态规划方法是基于Bellman-Ford算法。

以下是使用Swift实现Bellman-Ford算法,并记录最短路径的代码,附有详细注释:

这个实现可以处理含有负权边的图,但不能处理负权回路。如果图中存在负权回路,算法会检测到并返回nil。

THE END
1.请解释动态规划算法的原理,并通过一个具体例子进行说明。而使用动态规划,则可以避免重复计算。 具体实现方法是使用一个数组来存储已经计算过的子问题的解,每次计算一个子问题时,先查看该子问题是否已经计算并记录在数组中,如果已经计算过,则直接使用已有的结果,否则进行计算并将结果存入数组中。 通过动态规划算法,我们可以在一次遍历中计算出整个斐波那契数列,大大提高了计算https://easylearn.baidu.com/edu-page/tiangong/questiondetail?id=1792780326003484744&fr=search
2.动态规划实验原理实验报告总结.pptx结果与预期的差异分析实验总结与展望CATALOGUE05通过本次实验,我们深入了解了动态规划的基本原理和应用场景,掌握了如何将问题分解为子问题并解决子问题以解决原问题的策略。深入理解动态规划原理在实验过程中,我们通过编写代码实现了动态规划算法,提高了编程能力和解决问题的能力。提高了编程能力通过解决实际问题,我们培养了https://www.renrendoc.com/paper/306178172.html
3.五大常用算法之二:动态规划算法151CTO博客递推关系必须是从次小的问题开始到较大的问题之间的转化,从这个角度来说,动态规划往往可以用递归程序来实现,不过因为递推可以充分利用前面保存的子问题的解来减少重复计算,所以对于大规模问题来说,有递归不可比拟的优势,这也是动态规划算法的核心之处。 https://blog.51cto.com/u_12667998/6544848
4.算法之动态规划(DynamicProgramming)动态规划(dynamic programming)是运筹学的一个分支,是求解决策过程(decision process)最优化的数学方法。20世纪50年代初美国数学家R.E.Bellman等人在研究多阶段决策过程(multistep decision process)的优化问题时,提出了著名的最优化原理(principle of optimality),把多阶段过程转化为一系列单阶段问题,利用各阶段之间的关https://www.jianshu.com/p/c94134d39df2
5.彻底搞懂KMP算法原理腾讯云开发者社区彻底搞懂KMP算法原理 简介 KMP算法是什么? 引用自百度百科: KMP算法是一种改进的字符串匹配算法,由D.E.Knuth,J.H.Morris和V.R.Pratt提出的,因此人们称它为克努特—莫里斯—普拉特操作(简称KMP算法)。KMP算法的核心是利用匹配失败后的信息,尽量减少模式串与主串的匹配次数以达到快速匹配的目的。具体实现就是通过https://cloud.tencent.com/developer/article/2235837
6.算法动态规划DynamicProgramming从菜鸟到老鸟由上面的图片和小故事可以知道动态规划算法的核心就是记住已经解决过的子问题的解。 动态规划算法的两种形式 上面已经知道动态规划算法的核心是记住已经求过的解,记住求解的方式有两种:①自顶向下的备忘录法②自底向上。 为了说明动态规划的这两种方法,举一个最简单的例子:求斐波拉契数列**Fibonacci **。先看一下这https://blog.csdn.net/u013309870/article/details/75193592
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8.科学网—经典的算法回顾1.最优子结构性质。如果问题的最优解所包含的子问题的解也是最优的,我们就称该问题具有最优子结构性质(即满足最优化原理)。最优子结构性质为动态规划算法解决问题提供了重要线索。 2.子问题重叠性质。子问题重叠性质是指在用递归算法自顶向下对问题进行求解时,每次产生的子问题并不总是新问题,有些子问题会被重https://blog.sciencenet.cn/blog-315535-665392.html
9.阿里巴巴算法岗武功秘籍(下)● 棋子在规定走法,规定大小的棋盘上,N步后还在棋盘上的概率,主要考察动态规划 ● 一个NxN的棋盘,一个棋子可以等概率地跳八个方向(和象棋中马一样的跳法)。当这个棋子跳出棋盘范围的时候,就停止。问棋子跳了k步之后,棋子还留在棋盘的概率。 ● 学校男生的概率2/3,女生的概率1/3,男生穿牛仔的概率2/3,https://www.flyai.com/article/928
10.基于V2G的电动汽车有序充放电控制策略参考文献[6]以电动汽车的充电设施为研究控制对象,采用多目标以及分层分区的有序充电优化控制模型。在此基础上,采用序列二次规划算法和动态规划算法进行求解,通过IEEE34节点算例分析验证了模型和算法的有效性。 文中分别从电网侧和用户侧的角度出发,基于V2G构建了不同的电动汽车有序充放电模型,采用粒子群优化算法进行http://qks.cqu.edu.cn/html/cqdxzrcn/2019/1/20190101.htm
11.优化面向智能交通的整数规划问题运筹OR帷幄时空网络建模方法通常采用动态规划方法进行高效求解,动态规划可基于Bellman格式实现[21, 22]。时空网络下的动态规划算法广泛用于自动车路径规划[23, 24],公路传感器选址[25]等问题。 5.二次分配问题的扩展应用 交通运输领域很多问题可归结为指派问题,其中的经典的指派问题又分为线指派问题和二次分配问题两大类。Tjallihttps://www.shangyexinzhi.com/article/5213211.html
12.全局路径规划本系列就从无人驾驶路径规划的这两方面进行展开,对一些经典的算法原理进行介绍,并根据个人的一些理解和想法提出了一些改进的意见,通过Matlab2019对算法进行了仿真和验证。过程中如果有错误的地方,欢迎在评论区留言讨论,如有侵权请及时联系。 那么废话不多说,直接进入第一https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU1NjEwMTY0Mw==&mid=2247570745&idx=1&sn=9723558902c987664d082aa332663b82&chksm=fbc9ac5dccbe254b66b4d31e7f0629671d1945835c7f06f3464fb7796532c4ae91e703b36f4f&scene=27