mirror of
https://github.com/krahets/hello-algo.git
synced 2026-07-07 13:14:19 +00:00
deploy
This commit is contained in:
@@ -4357,10 +4357,10 @@
|
||||
|
||||
<!-- Page content -->
|
||||
<h1 id="142">14.2 Свойства задач динамического программирования<a class="headerlink" href="#142" title="Permanent link">¶</a></h1>
|
||||
<p>В предыдущем разделе мы увидели, как динамическое программирование решает исходную задачу через разложение на подзадачи. На самом деле разложение на подзадачи - это общий алгоритмический подход, но в методе "разделяй и властвуй", динамическом программировании и поиске с возвратом акценты расставлены по-разному.</p>
|
||||
<p>В предыдущем разделе мы увидели, как динамическое программирование решает исходную задачу через разложение на подзадачи. На самом деле разложение на подзадачи - это общий алгоритмический подход, но в методе «разделяй и властвуй», динамическом программировании и поиске с возвратом акценты расставлены по-разному.</p>
|
||||
<ul>
|
||||
<li>Алгоритмы "разделяй и властвуй" рекурсивно раскладывают исходную задачу на несколько независимых подзадач, пока не будет достигнута наименьшая подзадача, а затем в процессе возврата объединяют решения подзадач в решение исходной задачи.</li>
|
||||
<li>Динамическое программирование тоже раскладывает задачу рекурсивно, но его главное отличие от метода "разделяй и властвуй" в том, что подзадачи здесь зависят друг от друга и в процессе разложения возникает много перекрывающихся подзадач.</li>
|
||||
<li>Алгоритмы «разделяй и властвуй» рекурсивно раскладывают исходную задачу на несколько независимых подзадач, пока не будет достигнута наименьшая подзадача, а затем в процессе возврата объединяют решения подзадач в решение исходной задачи.</li>
|
||||
<li>Динамическое программирование тоже раскладывает задачу рекурсивно, но его главное отличие от метода «разделяй и властвуй» в том, что подзадачи здесь зависят друг от друга и в процессе разложения возникает много перекрывающихся подзадач.</li>
|
||||
<li>Алгоритм поиска с возвратом перебирает все возможные решения через попытки и откат и с помощью обрезки избегает ненужных ветвей поиска. Решение исходной задачи состоит из последовательности решений, и подзадачей можно считать префикс этой последовательности решений.</li>
|
||||
</ul>
|
||||
<p>На практике динамическое программирование часто применяется для задач оптимизации. Такие задачи не только содержат перекрывающиеся подзадачи, но и обладают еще двумя важными свойствами: оптимальной подструктурой и отсутствием последствий.</p>
|
||||
@@ -4380,7 +4380,7 @@ dp[i] = \min(dp[i-1], dp[i-2]) + cost[i]
|
||||
\]</div>
|
||||
<p>Отсюда и возникает смысл оптимальной подструктуры: <strong>оптимальное решение исходной задачи строится из оптимальных решений подзадач</strong>.</p>
|
||||
<p>Очевидно, что эта задача обладает оптимальной подструктурой: мы берем лучшее из двух оптимальных решений подзадач <span class="arithmatex">\(dp[i-1]\)</span> и <span class="arithmatex">\(dp[i-2]\)</span> и на его основе строим оптимальное решение исходной задачи <span class="arithmatex">\(dp[i]\)</span> .</p>
|
||||
<p>А обладает ли оптимальной подструктурой исходная задача о числе способов подъема по лестнице из прошлого раздела? Формально она не про оптимум, а про подсчет количества. Но если переформулировать ее как "найдите максимальное количество способов", мы неожиданно увидим, что <strong>хотя исходная задача осталась по сути той же, оптимальная подструктура стала явной</strong>: максимальное число способов добраться до ступени <span class="arithmatex">\(n\)</span> равно сумме максимальных чисел способов добраться до ступеней <span class="arithmatex">\(n-1\)</span> и <span class="arithmatex">\(n-2\)</span> . То есть объяснение оптимальной подструктуры в разных задачах может быть довольно гибким.</p>
|
||||
<p>А обладает ли оптимальной подструктурой исходная задача о числе способов подъема по лестнице из прошлого раздела? Формально она не про оптимум, а про подсчет количества. Но если переформулировать ее как «найдите максимальное количество способов», мы неожиданно увидим, что <strong>хотя исходная задача осталась по сути той же, оптимальная подструктура стала явной</strong>: максимальное число способов добраться до ступени <span class="arithmatex">\(n\)</span> равно сумме максимальных чисел способов добраться до ступеней <span class="arithmatex">\(n-1\)</span> и <span class="arithmatex">\(n-2\)</span> . То есть объяснение оптимальной подструктуры в разных задачах может быть довольно гибким.</p>
|
||||
<p>Зная уравнение перехода состояния, а также начальные состояния <span class="arithmatex">\(dp[1] = cost[1]\)</span> и <span class="arithmatex">\(dp[2] = cost[2]\)</span> , мы можем сразу написать код динамического программирования:</p>
|
||||
<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="1:13"><input checked="checked" id="__tabbed_1_1" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_2" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_3" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_4" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_5" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_6" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_7" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_8" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_9" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_10" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_11" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_12" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_13" name="__tabbed_1" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_1_1">Python</label><label for="__tabbed_1_2">C++</label><label for="__tabbed_1_3">Java</label><label for="__tabbed_1_4">C#</label><label for="__tabbed_1_5">Go</label><label for="__tabbed_1_6">Swift</label><label for="__tabbed_1_7">JS</label><label for="__tabbed_1_8">TS</label><label for="__tabbed_1_9">Dart</label><label for="__tabbed_1_10">Rust</label><label for="__tabbed_1_11">C</label><label for="__tabbed_1_12">Kotlin</label><label for="__tabbed_1_13">Ruby</label></div>
|
||||
<div class="tabbed-content">
|
||||
@@ -4883,7 +4883,7 @@ dp[i] = \min(dp[i-1], dp[i-2]) + cost[i]
|
||||
</details>
|
||||
<h2 id="1422">14.2.2 Отсутствие последствий<a class="headerlink" href="#1422" title="Permanent link">¶</a></h2>
|
||||
<p>Отсутствие последствий - одно из ключевых свойств, благодаря которому динамическое программирование вообще может эффективно работать. Его определение таково: <strong>если текущее состояние задано однозначно, то его дальнейшее развитие зависит только от него самого и не зависит от всей истории предыдущих состояний</strong>.</p>
|
||||
<p>Для примера снова рассмотрим задачу о лестнице. Если дано состояние <span class="arithmatex">\(i\)</span> , то из него можно перейти в состояния <span class="arithmatex">\(i+1\)</span> и <span class="arithmatex">\(i+2\)</span> , соответствующие прыжкам на <span class="arithmatex">\(1\)</span> и на <span class="arithmatex">\(2\)</span> ступени. Чтобы сделать один из этих выборов, не нужно знать, какими были состояния до <span class="arithmatex">\(i\)</span> ; на будущее влияет только текущее состояние <span class="arithmatex">\(i\)</span> .</p>
|
||||
<p>Для примера снова рассмотрим задачу о лестнице. Если дано состояние <span class="arithmatex">\(i\)</span> , то из него можно перейти в состояния <span class="arithmatex">\(i+1\)</span> и <span class="arithmatex">\(i+2\)</span> , соответствующие прыжкам на <span class="arithmatex">\(1\)</span> и на <span class="arithmatex">\(2\)</span> ступени. Чтобы сделать один из этих выборов, не нужно знать, какими были состояния до <span class="arithmatex">\(i\)</span>. На будущее влияет только текущее состояние <span class="arithmatex">\(i\)</span> .</p>
|
||||
<p>Однако если добавить в задачу дополнительное ограничение, ситуация изменится.</p>
|
||||
<div class="admonition question">
|
||||
<p class="admonition-title">Подъем по лестнице с ограничением</p>
|
||||
@@ -4910,7 +4910,7 @@ dp[i, 2] = dp[i-2, 1] + dp[i-2, 2]
|
||||
<p><img alt="Рекуррентная связь с учетом ограничения" class="animation-figure" src="../dp_problem_features.assets/climbing_stairs_constraint_state_transfer.png" /></p>
|
||||
<p align="center"> Рисунок 14-9 Рекуррентная связь с учетом ограничения </p>
|
||||
|
||||
<p>В конце достаточно вернуть <span class="arithmatex">\(dp[n, 1] + dp[n, 2]\)</span> ; эта сумма и представляет общее число способов добраться до ступени <span class="arithmatex">\(n\)</span> :</p>
|
||||
<p>В конце достаточно вернуть <span class="arithmatex">\(dp[n, 1] + dp[n, 2]\)</span>. Эта сумма и представляет общее число способов добраться до ступени <span class="arithmatex">\(n\)</span> :</p>
|
||||
<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="3:13"><input checked="checked" id="__tabbed_3_1" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_2" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_3" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_4" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_5" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_6" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_7" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_8" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_9" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_10" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_11" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_12" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_13" name="__tabbed_3" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_3_1">Python</label><label for="__tabbed_3_2">C++</label><label for="__tabbed_3_3">Java</label><label for="__tabbed_3_4">C#</label><label for="__tabbed_3_5">Go</label><label for="__tabbed_3_6">Swift</label><label for="__tabbed_3_7">JS</label><label for="__tabbed_3_8">TS</label><label for="__tabbed_3_9">Dart</label><label for="__tabbed_3_10">Rust</label><label for="__tabbed_3_11">C</label><label for="__tabbed_3_12">Kotlin</label><label for="__tabbed_3_13">Ruby</label></div>
|
||||
<div class="tabbed-content">
|
||||
<div class="tabbed-block">
|
||||
@@ -5208,7 +5208,7 @@ dp[i, 2] = dp[i-2, 1] + dp[i-2, 2]
|
||||
<p><div style="height: 549px; width: 100%;"><iframe class="pythontutor-iframe" src="https://pythontutor.com/iframe-embed.html#code=def%20climbing_stairs_constraint_dp%28n%3A%20int%29%20-%3E%20int%3A%0A%20%20%20%20%22%22%22%D0%9F%D0%BE%D0%B4%D1%8A%D0%B5%D0%BC%20%D0%BF%D0%BE%20%D0%BB%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B5%20%D1%81%20%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F%D0%BC%D0%B8%3A%20%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5%22%22%22%0A%20%20%20%20if%20n%20%3D%3D%201%20or%20n%20%3D%3D%202%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20return%201%0A%20%20%20%20%23%20%D0%98%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0%B7%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F%20%D1%82%D0%B0%D0%B1%D0%BB%D0%B8%D1%86%D1%8B%20dp%20%D0%B4%D0%BB%D1%8F%20%D1%85%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F%20%D1%80%D0%B5%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B9%20%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%B7%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D1%87%0A%20%20%20%20dp%20%3D%20%5B%5B0%5D%20%2A%203%20for%20_%20in%20range%28n%20%2B%201%29%5D%0A%20%20%20%20%23%20%D0%9D%D0%B0%D1%87%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B5%20%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%8F%D0%BD%D0%B8%D0%B5%3A%20%D0%B7%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D0%B5%20%D0%B7%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D1%82%D1%8C%20%D1%80%D0%B5%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F%20%D0%BD%D0%B0%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%8C%D1%88%D0%B8%D1%85%20%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%B7%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D1%87%0A%20%20%20%20dp%5B1%5D%5B1%5D%2C%20dp%5B1%5D%5B2%5D%20%3D%201%2C%200%0A%20%20%20%20dp%5B2%5D%5B1%5D%2C%20dp%5B2%5D%5B2%5D%20%3D%200%2C%201%0A%20%20%20%20%23%20%D0%9F%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%85%D0%BE%D0%B4%20%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%8F%D0%BD%D0%B8%D0%B9%3A%20%D0%BF%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BF%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B5%20%D1%80%D0%B5%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D0%B1%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D1%88%D0%B8%D1%85%20%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%B7%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D1%87%20%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B7%20%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%8C%D1%88%D0%B8%D0%B5%0A%20%20%20%20for%20i%20in%20range%283%2C%20n%20%2B%201%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20dp%5Bi%5D%5B1%5D%20%3D%20dp%5Bi%20-%201%5D%5B2%5D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20dp%5Bi%5D%5B2%5D%20%3D%20dp%5Bi%20-%202%5D%5B1%5D%20%2B%20dp%5Bi%20-%202%5D%5B2%5D%0A%20%20%20%20return%20dp%5Bn%5D%5B1%5D%20%2B%20dp%5Bn%5D%5B2%5D%0A%0A%0A%22%22%22Driver%20Code%22%22%22%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%22__main__%22%3A%0A%20%20%20%20n%20%3D%209%0A%0A%20%20%20%20res%20%3D%20climbing_stairs_constraint_dp%28n%29%0A%20%20%20%20print%28f%22%D0%9A%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE%20%D1%81%D0%BF%D0%BE%D1%81%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D0%B2%20%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8F%D1%82%D1%8C%D1%81%D1%8F%20%D0%BF%D0%BE%20%D0%BB%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B5%20%D0%B8%D0%B7%20%7Bn%7D%20%D1%81%D1%82%D1%83%D0%BF%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D0%B9%20%3D%20%7Bres%7D%22%29&codeDivHeight=472&codeDivWidth=350&cumulative=false&curInstr=4&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false"> </iframe></div>
|
||||
<div style="margin-top: 5px;"><a href="https://pythontutor.com/iframe-embed.html#code=def%20climbing_stairs_constraint_dp%28n%3A%20int%29%20-%3E%20int%3A%0A%20%20%20%20%22%22%22%D0%9F%D0%BE%D0%B4%D1%8A%D0%B5%D0%BC%20%D0%BF%D0%BE%20%D0%BB%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B5%20%D1%81%20%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F%D0%BC%D0%B8%3A%20%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5%22%22%22%0A%20%20%20%20if%20n%20%3D%3D%201%20or%20n%20%3D%3D%202%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20return%201%0A%20%20%20%20%23%20%D0%98%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0%B7%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F%20%D1%82%D0%B0%D0%B1%D0%BB%D0%B8%D1%86%D1%8B%20dp%20%D0%B4%D0%BB%D1%8F%20%D1%85%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F%20%D1%80%D0%B5%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B9%20%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%B7%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D1%87%0A%20%20%20%20dp%20%3D%20%5B%5B0%5D%20%2A%203%20for%20_%20in%20range%28n%20%2B%201%29%5D%0A%20%20%20%20%23%20%D0%9D%D0%B0%D1%87%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B5%20%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%8F%D0%BD%D0%B8%D0%B5%3A%20%D0%B7%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D0%B5%20%D0%B7%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D1%82%D1%8C%20%D1%80%D0%B5%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F%20%D0%BD%D0%B0%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%8C%D1%88%D0%B8%D1%85%20%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%B7%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D1%87%0A%20%20%20%20dp%5B1%5D%5B1%5D%2C%20dp%5B1%5D%5B2%5D%20%3D%201%2C%200%0A%20%20%20%20dp%5B2%5D%5B1%5D%2C%20dp%5B2%5D%5B2%5D%20%3D%200%2C%201%0A%20%20%20%20%23%20%D0%9F%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%85%D0%BE%D0%B4%20%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%8F%D0%BD%D0%B8%D0%B9%3A%20%D0%BF%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BF%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B5%20%D1%80%D0%B5%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D0%B1%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D1%88%D0%B8%D1%85%20%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%B7%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D1%87%20%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B7%20%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%8C%D1%88%D0%B8%D0%B5%0A%20%20%20%20for%20i%20in%20range%283%2C%20n%20%2B%201%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20dp%5Bi%5D%5B1%5D%20%3D%20dp%5Bi%20-%201%5D%5B2%5D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20dp%5Bi%5D%5B2%5D%20%3D%20dp%5Bi%20-%202%5D%5B1%5D%20%2B%20dp%5Bi%20-%202%5D%5B2%5D%0A%20%20%20%20return%20dp%5Bn%5D%5B1%5D%20%2B%20dp%5Bn%5D%5B2%5D%0A%0A%0A%22%22%22Driver%20Code%22%22%22%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%22__main__%22%3A%0A%20%20%20%20n%20%3D%209%0A%0A%20%20%20%20res%20%3D%20climbing_stairs_constraint_dp%28n%29%0A%20%20%20%20print%28f%22%D0%9A%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE%20%D1%81%D0%BF%D0%BE%D1%81%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D0%B2%20%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8F%D1%82%D1%8C%D1%81%D1%8F%20%D0%BF%D0%BE%20%D0%BB%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B5%20%D0%B8%D0%B7%20%7Bn%7D%20%D1%81%D1%82%D1%83%D0%BF%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D0%B9%20%3D%20%7Bres%7D%22%29&codeDivHeight=800&codeDivWidth=600&cumulative=false&curInstr=4&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false" target="_blank" rel="noopener noreferrer">Во весь экран ></a></div></p>
|
||||
</details>
|
||||
<p>В этом примере достаточно дополнительно учитывать только одно предыдущее состояние, поэтому после расширения определения состояния задача снова начинает удовлетворять свойству отсутствия последствий. Однако в некоторых задачах "зависимость от прошлого" бывает гораздо серьезнее.</p>
|
||||
<p>В этом примере достаточно дополнительно учитывать только одно предыдущее состояние, поэтому после расширения определения состояния задача снова начинает удовлетворять свойству отсутствия последствий. Однако в некоторых задачах «зависимость от прошлого» бывает гораздо серьезнее.</p>
|
||||
<div class="admonition question">
|
||||
<p class="admonition-title">Подъем по лестнице с порождением препятствий</p>
|
||||
<p>Дана лестница из <span class="arithmatex">\(n\)</span> ступеней. За один шаг можно подняться на <span class="arithmatex">\(1\)</span> или на <span class="arithmatex">\(2\)</span> ступени. <strong>При этом, если вы попали на ступень <span class="arithmatex">\(i\)</span> , система автоматически создает препятствие на ступени <span class="arithmatex">\(2i\)</span> , и на всех последующих шагах становиться на ступень <span class="arithmatex">\(2i\)</span> уже нельзя</strong>. Например, если в первых двух раундах вы попали на ступени <span class="arithmatex">\(2\)</span> и <span class="arithmatex">\(3\)</span> , то после этого нельзя будет попадать на ступени <span class="arithmatex">\(4\)</span> и <span class="arithmatex">\(6\)</span> . Сколько существует способов добраться до вершины?</p>
|
||||
|
||||
@@ -4464,22 +4464,22 @@
|
||||
</ol>
|
||||
<h2 id="1431">14.3.1 Определение задачи<a class="headerlink" href="#1431" title="Permanent link">¶</a></h2>
|
||||
<p>В целом, если задача содержит перекрывающиеся подзадачи, оптимальную подструктуру и удовлетворяет свойству отсутствия последствий, то она обычно подходит для решения с помощью динамического программирования. Однако извлечь все эти свойства напрямую из формулировки задачи бывает трудно. Поэтому на практике мы обычно ослабляем требования и <strong>сначала смотрим, подходит ли задача для решения методом поиска с возвратом (полного перебора)</strong>.</p>
|
||||
<p><strong>Задачи, подходящие для поиска с возвратом, обычно удовлетворяют "модели дерева решений"</strong>. Такие задачи можно описать деревом, где каждый узел представляет одно решение, а каждый путь представляет последовательность решений.</p>
|
||||
<p><strong>Задачи, подходящие для поиска с возвратом, обычно удовлетворяют «модели дерева решений»</strong>. Такие задачи можно описать деревом, где каждый узел представляет одно решение, а каждый путь представляет последовательность решений.</p>
|
||||
<p>Иначе говоря, если в задаче есть четко выраженные решения и ответ порождается последовательностью таких решений, то она удовлетворяет модели дерева решений и обычно допускает решение через поиск с возвратом.</p>
|
||||
<p>Поверх этого у задач динамического программирования есть и некоторые дополнительные "плюсы".</p>
|
||||
<p>Поверх этого у задач динамического программирования есть и некоторые дополнительные «плюсы».</p>
|
||||
<ul>
|
||||
<li>В условии задачи фигурируют слова "максимальный", "минимальный", "наибольший", "наименьший" и другие формулировки оптимизации.</li>
|
||||
<li>В условии задачи фигурируют слова «максимальный», «минимальный», «наибольший», «наименьший» и другие формулировки оптимизации.</li>
|
||||
<li>Состояния задачи можно описать списком, многомерной матрицей или деревом, и между состоянием и соседними состояниями существует рекуррентная зависимость.</li>
|
||||
</ul>
|
||||
<p>Соответственно, существуют и некоторые "минусы".</p>
|
||||
<p>Соответственно, существуют и некоторые «минусы».</p>
|
||||
<ul>
|
||||
<li>Цель задачи состоит в поиске всех возможных решений, а не одного оптимального решения.</li>
|
||||
<li>В формулировке явно присутствуют признаки комбинаторного перечисления, и требуется вернуть сразу много конкретных вариантов.</li>
|
||||
</ul>
|
||||
<p>Если задача удовлетворяет модели дерева решений и имеет достаточно явные "плюсы", мы можем предположить, что это задача динамического программирования, а затем проверить это предположение уже в процессе решения.</p>
|
||||
<p>Если задача удовлетворяет модели дерева решений и имеет достаточно явные «плюсы», мы можем предположить, что это задача динамического программирования, а затем проверить это предположение уже в процессе решения.</p>
|
||||
<h2 id="1432">14.3.2 Этапы решения задачи<a class="headerlink" href="#1432" title="Permanent link">¶</a></h2>
|
||||
<p>Конкретный процесс решения задач динамического программирования зависит от природы и сложности задачи, но обычно включает следующие шаги: описание решений, определение состояний, построение таблицы <span class="arithmatex">\(dp\)</span> , вывод уравнения перехода состояния, определение граничных условий и порядка переходов.</p>
|
||||
<p>Чтобы нагляднее показать этот процесс, рассмотрим классическую задачу "минимальная сумма пути".</p>
|
||||
<p>Чтобы нагляднее показать этот процесс, рассмотрим классическую задачу «минимальная сумма пути».</p>
|
||||
<div class="admonition question">
|
||||
<p class="admonition-title">Question</p>
|
||||
<p>Дана двумерная сетка <code>grid</code> размера <span class="arithmatex">\(n \times m\)</span> , в каждой клетке которой записано неотрицательное целое число, означающее стоимость прохождения через эту клетку. Робот стартует из левой верхней клетки и за один шаг может двигаться только вправо или вниз, пока не достигнет правой нижней клетки. Верните минимальную сумму пути от левой верхней клетки до правой нижней.</p>
|
||||
@@ -4489,7 +4489,7 @@
|
||||
<p align="center"> Рисунок 14-10 Пример данных для задачи о минимальной сумме пути </p>
|
||||
|
||||
<p><strong>Шаг 1: понять решения на каждом раунде, определить состояние и тем самым получить таблицу <span class="arithmatex">\(dp\)</span></strong></p>
|
||||
<p>В этой задаче на каждом раунде решение состоит в том, чтобы из текущей клетки сделать один шаг вниз или вправо. Пусть индексы строки и столбца текущей клетки равны <span class="arithmatex">\([i, j]\)</span> ; тогда после шага вниз или вправо индексы становятся равными <span class="arithmatex">\([i+1, j]\)</span> или <span class="arithmatex">\([i, j+1]\)</span> . Значит, состояние должно включать два переменных индекса: строки и столбца, то есть состояние обозначается как <span class="arithmatex">\([i, j]\)</span> .</p>
|
||||
<p>В этой задаче на каждом раунде решение состоит в том, чтобы из текущей клетки сделать один шаг вниз или вправо. Пусть индексы строки и столбца текущей клетки равны <span class="arithmatex">\([i, j]\)</span>. Тогда после шага вниз или вправо индексы становятся равными <span class="arithmatex">\([i+1, j]\)</span> или <span class="arithmatex">\([i, j+1]\)</span> . Значит, состояние должно включать два переменных индекса: строки и столбца, то есть состояние обозначается как <span class="arithmatex">\([i, j]\)</span> .</p>
|
||||
<p>Подзадача, соответствующая состоянию <span class="arithmatex">\([i, j]\)</span> , такова: минимальная сумма пути от стартовой клетки <span class="arithmatex">\([0, 0]\)</span> до клетки <span class="arithmatex">\([i, j]\)</span> . Ее решение обозначается через <span class="arithmatex">\(dp[i, j]\)</span> .</p>
|
||||
<p>На этом этапе мы получаем двумерную матрицу <span class="arithmatex">\(dp\)</span> , показанную на рисунке 14-11, размер которой совпадает с размером входной сетки <code>grid</code> .</p>
|
||||
<p><img alt="Определение состояния и таблицы dp" class="animation-figure" src="../dp_solution_pipeline.assets/min_path_sum_solution_state_definition.png" /></p>
|
||||
@@ -4498,7 +4498,7 @@
|
||||
<div class="admonition note">
|
||||
<p class="admonition-title">Note</p>
|
||||
<p>Как в динамическом программировании, так и в поиске с возвратом, решение задачи можно описать как последовательность решений, а состояние образуется всеми переменными решений. Оно должно содержать всю информацию, достаточную для вывода следующего состояния.</p>
|
||||
<p>Каждому состоянию соответствует некоторая подзадача, и для хранения решений всех подзадач мы определяем таблицу <span class="arithmatex">\(dp\)</span> ; каждая независимая переменная состояния становится одним измерением таблицы <span class="arithmatex">\(dp\)</span> . По сути таблица <span class="arithmatex">\(dp\)</span> - это отображение от состояния к решению соответствующей подзадачи.</p>
|
||||
<p>Каждому состоянию соответствует некоторая подзадача, и для хранения решений всех подзадач мы определяем таблицу <span class="arithmatex">\(dp\)</span>. Каждая независимая переменная состояния становится одним измерением таблицы <span class="arithmatex">\(dp\)</span> . По сути таблица <span class="arithmatex">\(dp\)</span> - это отображение от состояния к решению соответствующей подзадачи.</p>
|
||||
</div>
|
||||
<p><strong>Шаг 2: найти оптимальную подструктуру и на ее основе вывести уравнение перехода состояния</strong></p>
|
||||
<p>Для состояния <span class="arithmatex">\([i, j]\)</span> возможны только два источника: клетка сверху <span class="arithmatex">\([i-1, j]\)</span> и клетка слева <span class="arithmatex">\([i, j-1]\)</span> . Следовательно, оптимальная подструктура выглядит так: минимальная сумма пути до <span class="arithmatex">\([i, j]\)</span> определяется меньшим из двух значений - минимальной суммы пути до <span class="arithmatex">\([i-1, j]\)</span> и минимальной суммы пути до <span class="arithmatex">\([i, j-1]\)</span> .</p>
|
||||
@@ -4525,7 +4525,7 @@ dp[i, j] = \min(dp[i-1, j], dp[i, j-1]) + grid[i, j]
|
||||
<p>В динамическом программировании граничные условия используются для инициализации таблицы <span class="arithmatex">\(dp\)</span> , а в поиске - для обрезки.</p>
|
||||
<p>Смысл порядка перехода состояния в том, чтобы к моменту вычисления текущей подзадачи все более мелкие подзадачи, от которых она зависит, уже были вычислены корректно.</p>
|
||||
</div>
|
||||
<p>После этого анализа мы уже можем напрямую написать код динамического программирования. Однако разложение на подзадачи - это мышление "сверху вниз", поэтому с точки зрения мышления более естественно реализовывать задачу в порядке "полный перебор <span class="arithmatex">\(\rightarrow\)</span> поиск с мемоизацией <span class="arithmatex">\(\rightarrow\)</span> динамическое программирование".</p>
|
||||
<p>После этого анализа мы уже можем напрямую написать код динамического программирования. Однако разложение на подзадачи - это мышление «сверху вниз», поэтому с точки зрения мышления более естественно реализовывать задачу в порядке «полный перебор <span class="arithmatex">\(\rightarrow\)</span> поиск с мемоизацией <span class="arithmatex">\(\rightarrow\)</span> динамическое программирование».</p>
|
||||
<h3 id="1-1">1. Метод 1: полный перебор<a class="headerlink" href="#1-1" title="Permanent link">¶</a></h3>
|
||||
<p>Начав со состояния <span class="arithmatex">\([i, j]\)</span> , мы непрерывно раскладываем его на меньшие состояния <span class="arithmatex">\([i-1, j]\)</span> и <span class="arithmatex">\([i, j-1]\)</span> . Рекурсивная функция при этом имеет следующие элементы.</p>
|
||||
<ul>
|
||||
@@ -4789,7 +4789,7 @@ dp[i, j] = \min(dp[i-1, j], dp[i, j-1]) + grid[i, j]
|
||||
<p><div style="height: 549px; width: 100%;"><iframe class="pythontutor-iframe" src="https://pythontutor.com/iframe-embed.html#code=from%20math%20import%20inf%0A%0Adef%20min_path_sum_dfs%28grid%3A%20list%5Blist%5Bint%5D%5D%2C%20i%3A%20int%2C%20j%3A%20int%29%20-%3E%20int%3A%0A%20%20%20%20%22%22%22%D0%9C%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D0%BC%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F%20%D1%81%D1%83%D0%BC%D0%BC%D0%B0%20%D0%BF%D1%83%D1%82%D0%B8%3A%20%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B1%D0%BE%D1%80%22%22%22%0A%20%20%20%20%23%20%D0%95%D1%81%D0%BB%D0%B8%20%D1%8D%D1%82%D0%BE%20%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%85%D0%BD%D1%8F%D1%8F%20%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%B0%D1%8F%20%D1%8F%D1%87%D0%B5%D0%B9%D0%BA%D0%B0%2C%20%D0%B7%D0%B0%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%88%D0%B8%D1%82%D1%8C%20%D0%BF%D0%BE%D0%B8%D1%81%D0%BA%0A%20%20%20%20if%20i%20%3D%3D%200%20and%20j%20%3D%3D%200%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20return%20grid%5B0%5D%5B0%5D%0A%20%20%20%20%23%20%D0%95%D1%81%D0%BB%D0%B8%20%D0%B8%D0%BD%D0%B4%D0%B5%D0%BA%D1%81%D1%8B%20%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BA%D0%B8%20%D0%B8%D0%BB%D0%B8%20%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%BB%D0%B1%D1%86%D0%B0%20%D0%B2%D1%8B%D1%85%D0%BE%D0%B4%D1%8F%D1%82%20%D0%B7%D0%B0%20%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%86%D1%8B%2C%20%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%BD%D1%83%D1%82%D1%8C%20%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C%20%2B%E2%88%9E%0A%20%20%20%20if%20i%20%3C%200%20or%20j%20%3C%200%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20return%20inf%0A%20%20%20%20%23%20%D0%92%D1%8B%D1%87%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%B8%D1%82%D1%8C%20%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D0%BC%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%83%D1%8E%20%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C%20%D0%BF%D1%83%D1%82%D0%B8%20%D0%B8%D0%B7%20%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B3%D0%BE%20%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%85%D0%BD%D0%B5%D0%B3%D0%BE%20%D1%83%D0%B3%D0%BB%D0%B0%20%D0%B4%D0%BE%20%28i-1%2C%20j%29%20%D0%B8%20%28i%2C%20j-1%29%0A%20%20%20%20up%20%3D%20min_path_sum_dfs%28grid%2C%20i%20-%201%2C%20j%29%0A%20%20%20%20left%20%3D%20min_path_sum_dfs%28grid%2C%20i%2C%20j%20-%201%29%0A%20%20%20%20%23%20%D0%92%D0%B5%D1%80%D0%BD%D1%83%D1%82%D1%8C%20%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D0%BC%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%83%D1%8E%20%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C%20%D0%BF%D1%83%D1%82%D0%B8%20%D0%B8%D0%B7%20%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B3%D0%BE%20%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%85%D0%BD%D0%B5%D0%B3%D0%BE%20%D1%83%D0%B3%D0%BB%D0%B0%20%D0%B4%D0%BE%20%28i%2C%20j%29%0A%20%20%20%20return%20min%28left%2C%20up%29%20%2B%20grid%5Bi%5D%5Bj%5D%0A%0A%0A%22%22%22Driver%20Code%22%22%22%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%22__main__%22%3A%0A%20%20%20%20grid%20%3D%20%5B%5B1%2C%203%2C%201%2C%205%5D%2C%20%5B2%2C%202%2C%204%2C%202%5D%2C%20%5B5%2C%203%2C%202%2C%201%5D%2C%20%5B4%2C%203%2C%205%2C%202%5D%5D%0A%20%20%20%20n%2C%20m%20%3D%20len%28grid%29%2C%20len%28grid%5B0%5D%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B1%D0%BE%D1%80%0A%20%20%20%20res%20%3D%20min_path_sum_dfs%28grid%2C%20n%20-%201%2C%20m%20-%201%29%0A%20%20%20%20print%28f%22%D0%9C%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D0%BC%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F%20%D1%81%D1%83%D0%BC%D0%BC%D0%B0%20%D0%BF%D1%83%D1%82%D0%B8%20%D0%B8%D0%B7%20%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B3%D0%BE%20%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%85%D0%BD%D0%B5%D0%B3%D0%BE%20%D1%83%D0%B3%D0%BB%D0%B0%20%D0%B2%20%D0%BF%D1%80%D0%B0%D0%B2%D1%8B%D0%B9%20%D0%BD%D0%B8%D0%B6%D0%BD%D0%B8%D0%B9%20%3D%20%7Bres%7D%22%29&codeDivHeight=472&codeDivWidth=350&cumulative=false&curInstr=6&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false"> </iframe></div>
|
||||
<div style="margin-top: 5px;"><a href="https://pythontutor.com/iframe-embed.html#code=from%20math%20import%20inf%0A%0Adef%20min_path_sum_dfs%28grid%3A%20list%5Blist%5Bint%5D%5D%2C%20i%3A%20int%2C%20j%3A%20int%29%20-%3E%20int%3A%0A%20%20%20%20%22%22%22%D0%9C%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D0%BC%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F%20%D1%81%D1%83%D0%BC%D0%BC%D0%B0%20%D0%BF%D1%83%D1%82%D0%B8%3A%20%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B1%D0%BE%D1%80%22%22%22%0A%20%20%20%20%23%20%D0%95%D1%81%D0%BB%D0%B8%20%D1%8D%D1%82%D0%BE%20%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%85%D0%BD%D1%8F%D1%8F%20%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%B0%D1%8F%20%D1%8F%D1%87%D0%B5%D0%B9%D0%BA%D0%B0%2C%20%D0%B7%D0%B0%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%88%D0%B8%D1%82%D1%8C%20%D0%BF%D0%BE%D0%B8%D1%81%D0%BA%0A%20%20%20%20if%20i%20%3D%3D%200%20and%20j%20%3D%3D%200%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20return%20grid%5B0%5D%5B0%5D%0A%20%20%20%20%23%20%D0%95%D1%81%D0%BB%D0%B8%20%D0%B8%D0%BD%D0%B4%D0%B5%D0%BA%D1%81%D1%8B%20%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BA%D0%B8%20%D0%B8%D0%BB%D0%B8%20%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%BB%D0%B1%D1%86%D0%B0%20%D0%B2%D1%8B%D1%85%D0%BE%D0%B4%D1%8F%D1%82%20%D0%B7%D0%B0%20%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%86%D1%8B%2C%20%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%BD%D1%83%D1%82%D1%8C%20%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C%20%2B%E2%88%9E%0A%20%20%20%20if%20i%20%3C%200%20or%20j%20%3C%200%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20return%20inf%0A%20%20%20%20%23%20%D0%92%D1%8B%D1%87%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%B8%D1%82%D1%8C%20%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D0%BC%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%83%D1%8E%20%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C%20%D0%BF%D1%83%D1%82%D0%B8%20%D0%B8%D0%B7%20%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B3%D0%BE%20%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%85%D0%BD%D0%B5%D0%B3%D0%BE%20%D1%83%D0%B3%D0%BB%D0%B0%20%D0%B4%D0%BE%20%28i-1%2C%20j%29%20%D0%B8%20%28i%2C%20j-1%29%0A%20%20%20%20up%20%3D%20min_path_sum_dfs%28grid%2C%20i%20-%201%2C%20j%29%0A%20%20%20%20left%20%3D%20min_path_sum_dfs%28grid%2C%20i%2C%20j%20-%201%29%0A%20%20%20%20%23%20%D0%92%D0%B5%D1%80%D0%BD%D1%83%D1%82%D1%8C%20%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D0%BC%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%83%D1%8E%20%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C%20%D0%BF%D1%83%D1%82%D0%B8%20%D0%B8%D0%B7%20%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B3%D0%BE%20%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%85%D0%BD%D0%B5%D0%B3%D0%BE%20%D1%83%D0%B3%D0%BB%D0%B0%20%D0%B4%D0%BE%20%28i%2C%20j%29%0A%20%20%20%20return%20min%28left%2C%20up%29%20%2B%20grid%5Bi%5D%5Bj%5D%0A%0A%0A%22%22%22Driver%20Code%22%22%22%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%22__main__%22%3A%0A%20%20%20%20grid%20%3D%20%5B%5B1%2C%203%2C%201%2C%205%5D%2C%20%5B2%2C%202%2C%204%2C%202%5D%2C%20%5B5%2C%203%2C%202%2C%201%5D%2C%20%5B4%2C%203%2C%205%2C%202%5D%5D%0A%20%20%20%20n%2C%20m%20%3D%20len%28grid%29%2C%20len%28grid%5B0%5D%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B1%D0%BE%D1%80%0A%20%20%20%20res%20%3D%20min_path_sum_dfs%28grid%2C%20n%20-%201%2C%20m%20-%201%29%0A%20%20%20%20print%28f%22%D0%9C%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D0%BC%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F%20%D1%81%D1%83%D0%BC%D0%BC%D0%B0%20%D0%BF%D1%83%D1%82%D0%B8%20%D0%B8%D0%B7%20%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B3%D0%BE%20%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%85%D0%BD%D0%B5%D0%B3%D0%BE%20%D1%83%D0%B3%D0%BB%D0%B0%20%D0%B2%20%D0%BF%D1%80%D0%B0%D0%B2%D1%8B%D0%B9%20%D0%BD%D0%B8%D0%B6%D0%BD%D0%B8%D0%B9%20%3D%20%7Bres%7D%22%29&codeDivHeight=800&codeDivWidth=600&cumulative=false&curInstr=6&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false" target="_blank" rel="noopener noreferrer">Во весь экран ></a></div></p>
|
||||
</details>
|
||||
<p>На рисунке 14-14 показано дерево рекурсии с корнем в <span class="arithmatex">\(dp[2, 1]\)</span> ; в нем содержатся перекрывающиеся подзадачи, и их число будет резко расти вместе с размером сетки <code>grid</code> .</p>
|
||||
<p>На рисунке 14-14 показано дерево рекурсии с корнем в <span class="arithmatex">\(dp[2, 1]\)</span>. В нем содержатся перекрывающиеся подзадачи, и их число будет резко расти вместе с размером сетки <code>grid</code> .</p>
|
||||
<p>По своей сути причина появления перекрывающихся подзадач такова: <strong>существует много разных путей от левого верхнего угла до одной и той же клетки</strong>.</p>
|
||||
<p><img alt="Дерево рекурсии полного перебора" class="animation-figure" src="../dp_solution_pipeline.assets/min_path_sum_dfs.png" /></p>
|
||||
<p align="center"> Рисунок 14-14 Дерево рекурсии полного перебора </p>
|
||||
|
||||
@@ -4385,7 +4385,7 @@
|
||||
<p>Даны две строки <span class="arithmatex">\(s\)</span> и <span class="arithmatex">\(t\)</span> . Верните минимальное число шагов редактирования, необходимое для преобразования <span class="arithmatex">\(s\)</span> в <span class="arithmatex">\(t\)</span> .</p>
|
||||
<p>Для строки допускаются три операции редактирования: вставка одного символа, удаление одного символа и замена одного символа на произвольный другой символ.</p>
|
||||
</div>
|
||||
<p>Как показано на рисунке 14-27, для преобразования <code>kitten</code> в <code>sitting</code> требуется 3 шага редактирования: 2 операции замены и 1 операция вставки; для преобразования <code>hello</code> в <code>algo</code> также требуется 3 шага: 2 замены и 1 удаление.</p>
|
||||
<p>Как показано на рисунке 14-27, для преобразования <code>kitten</code> в <code>sitting</code> требуется 3 шага редактирования: 2 операции замены и 1 операция вставки. Для преобразования <code>hello</code> в <code>algo</code> также требуется 3 шага: 2 замены и 1 удаление.</p>
|
||||
<p><img alt="Пример данных для задачи о расстоянии редактирования" class="animation-figure" src="../edit_distance_problem.assets/edit_distance_example.png" /></p>
|
||||
<p align="center"> Рисунок 14-27 Пример данных для задачи о расстоянии редактирования </p>
|
||||
|
||||
@@ -4398,7 +4398,7 @@
|
||||
<h3 id="1">1. Идея динамического программирования<a class="headerlink" href="#1" title="Permanent link">¶</a></h3>
|
||||
<p><strong>Шаг 1: продумать решения на каждом раунде, определить состояние и тем самым получить таблицу <span class="arithmatex">\(dp\)</span></strong></p>
|
||||
<p>На каждом раунде решение состоит в выполнении одной операции редактирования над строкой <span class="arithmatex">\(s\)</span> .</p>
|
||||
<p>Нам нужно, чтобы в ходе выполнения операций размер задачи постепенно уменьшался; только тогда можно строить подзадачи. Пусть длины строк <span class="arithmatex">\(s\)</span> и <span class="arithmatex">\(t\)</span> равны соответственно <span class="arithmatex">\(n\)</span> и <span class="arithmatex">\(m\)</span> ; сначала рассмотрим последние символы этих строк, то есть <span class="arithmatex">\(s[n-1]\)</span> и <span class="arithmatex">\(t[m-1]\)</span> .</p>
|
||||
<p>Нам нужно, чтобы в ходе выполнения операций размер задачи постепенно уменьшался. Только тогда можно строить подзадачи. Пусть длины строк <span class="arithmatex">\(s\)</span> и <span class="arithmatex">\(t\)</span> равны соответственно <span class="arithmatex">\(n\)</span> и <span class="arithmatex">\(m\)</span>. Сначала рассмотрим последние символы этих строк, то есть <span class="arithmatex">\(s[n-1]\)</span> и <span class="arithmatex">\(t[m-1]\)</span> .</p>
|
||||
<ul>
|
||||
<li>Если <span class="arithmatex">\(s[n-1]\)</span> и <span class="arithmatex">\(t[m-1]\)</span> совпадают, их можно просто пропустить и сразу перейти к сравнению <span class="arithmatex">\(s[n-2]\)</span> и <span class="arithmatex">\(t[m-2]\)</span> .</li>
|
||||
<li>Если <span class="arithmatex">\(s[n-1]\)</span> и <span class="arithmatex">\(t[m-1]\)</span> различны, нужно выполнить над <span class="arithmatex">\(s\)</span> одну операцию редактирования (вставку, удаление или замену), чтобы последние символы стали одинаковыми, после чего можно перейти к задаче меньшего размера.</li>
|
||||
@@ -4409,9 +4409,9 @@
|
||||
<p><strong>Шаг 2: найти оптимальную подструктуру и на ее основе вывести уравнение перехода состояния</strong></p>
|
||||
<p>Рассмотрим подзадачу <span class="arithmatex">\(dp[i, j]\)</span> . Ее последние символы - это <span class="arithmatex">\(s[i-1]\)</span> и <span class="arithmatex">\(t[j-1]\)</span> . В зависимости от операции редактирования возможны три случая, показанные на рисунке 14-29.</p>
|
||||
<ol>
|
||||
<li>Вставить после <span class="arithmatex">\(s[i-1]\)</span> символ <span class="arithmatex">\(t[j-1]\)</span> ; тогда остается подзадача <span class="arithmatex">\(dp[i, j-1]\)</span> .</li>
|
||||
<li>Удалить <span class="arithmatex">\(s[i-1]\)</span> ; тогда остается подзадача <span class="arithmatex">\(dp[i-1, j]\)</span> .</li>
|
||||
<li>Заменить <span class="arithmatex">\(s[i-1]\)</span> на <span class="arithmatex">\(t[j-1]\)</span> ; тогда остается подзадача <span class="arithmatex">\(dp[i-1, j-1]\)</span> .</li>
|
||||
<li>Вставить после <span class="arithmatex">\(s[i-1]\)</span> символ <span class="arithmatex">\(t[j-1]\)</span>. Тогда остается подзадача <span class="arithmatex">\(dp[i, j-1]\)</span> .</li>
|
||||
<li>Удалить <span class="arithmatex">\(s[i-1]\)</span>. Тогда остается подзадача <span class="arithmatex">\(dp[i-1, j]\)</span> .</li>
|
||||
<li>Заменить <span class="arithmatex">\(s[i-1]\)</span> на <span class="arithmatex">\(t[j-1]\)</span>. Тогда остается подзадача <span class="arithmatex">\(dp[i-1, j-1]\)</span> .</li>
|
||||
</ol>
|
||||
<p><img alt="Переходы состояния в задаче о расстоянии редактирования" class="animation-figure" src="../edit_distance_problem.assets/edit_distance_state_transfer.png" /></p>
|
||||
<p align="center"> Рисунок 14-29 Переходы состояния в задаче о расстоянии редактирования </p>
|
||||
@@ -4865,7 +4865,7 @@ dp[i, j] = dp[i-1, j-1]
|
||||
|
||||
<h3 id="3">3. Оптимизация пространства<a class="headerlink" href="#3" title="Permanent link">¶</a></h3>
|
||||
<p>Поскольку <span class="arithmatex">\(dp[i,j]\)</span> зависит от значения сверху <span class="arithmatex">\(dp[i-1, j]\)</span> , слева <span class="arithmatex">\(dp[i, j-1]\)</span> и слева сверху <span class="arithmatex">\(dp[i-1, j-1]\)</span> , прямой обход после оптимизации памяти теряет значение слева сверху, а обратный обход не позволяет заранее построить значение слева <span class="arithmatex">\(dp[i, j-1]\)</span> . Значит, оба наивных варианта обхода здесь непригодны.</p>
|
||||
<p>Чтобы решить эту проблему, можно использовать переменную <code>leftup</code> для временного сохранения значения слева сверху <span class="arithmatex">\(dp[i-1, j-1]\)</span> ; после этого остается учитывать только верхнее и левое значения. Тогда ситуация становится аналогичной задаче о полном рюкзаке, и можно выполнять прямой обход. Код приведен ниже:</p>
|
||||
<p>Чтобы решить эту проблему, можно использовать переменную <code>leftup</code> для временного сохранения значения слева сверху <span class="arithmatex">\(dp[i-1, j-1]\)</span>. После этого остается учитывать только верхнее и левое значения. Тогда ситуация становится аналогичной задаче о полном рюкзаке, и можно выполнять прямой обход. Код приведен ниже:</p>
|
||||
<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="3:13"><input checked="checked" id="__tabbed_3_1" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_2" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_3" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_4" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_5" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_6" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_7" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_8" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_9" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_10" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_11" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_12" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_13" name="__tabbed_3" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_3_1">Python</label><label for="__tabbed_3_2">C++</label><label for="__tabbed_3_3">Java</label><label for="__tabbed_3_4">C#</label><label for="__tabbed_3_5">Go</label><label for="__tabbed_3_6">Swift</label><label for="__tabbed_3_7">JS</label><label for="__tabbed_3_8">TS</label><label for="__tabbed_3_9">Dart</label><label for="__tabbed_3_10">Rust</label><label for="__tabbed_3_11">C</label><label for="__tabbed_3_12">Kotlin</label><label for="__tabbed_3_13">Ruby</label></div>
|
||||
<div class="tabbed-content">
|
||||
<div class="tabbed-block">
|
||||
|
||||
@@ -4411,7 +4411,7 @@
|
||||
<p><img alt="Число способов подняться на 3-ю ступень" class="animation-figure" src="../intro_to_dynamic_programming.assets/climbing_stairs_example.png" /></p>
|
||||
<p align="center"> Рисунок 14-1 Число способов подняться на 3-ю ступень </p>
|
||||
|
||||
<p>Цель этой задачи - вычислить количество способов. <strong>Поэтому можно попробовать использовать для ее решения метод поиска с возвратом</strong>. Если представить подъем по лестнице как последовательность решений, то мы начинаем от земли и на каждом раунде выбираем прыжок на <span class="arithmatex">\(1\)</span> или на <span class="arithmatex">\(2\)</span> ступени; всякий раз, когда достигаем вершины, увеличиваем число способов на <span class="arithmatex">\(1\)</span> , а если перескакиваем вершину, обрезаем эту ветвь. Код выглядит так:</p>
|
||||
<p>Цель этой задачи - вычислить количество способов. <strong>Поэтому можно попробовать использовать для ее решения метод поиска с возвратом</strong>. Если представить подъем по лестнице как последовательность решений, то мы начинаем от земли и на каждом раунде выбираем прыжок на <span class="arithmatex">\(1\)</span> или на <span class="arithmatex">\(2\)</span> ступени. Всякий раз, когда достигаем вершины, увеличиваем число способов на <span class="arithmatex">\(1\)</span> , а если перескакиваем вершину, обрезаем эту ветвь. Код выглядит так:</p>
|
||||
<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="1:13"><input checked="checked" id="__tabbed_1_1" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_2" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_3" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_4" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_5" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_6" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_7" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_8" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_9" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_10" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_11" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_12" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_13" name="__tabbed_1" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_1_1">Python</label><label for="__tabbed_1_2">C++</label><label for="__tabbed_1_3">Java</label><label for="__tabbed_1_4">C#</label><label for="__tabbed_1_5">Go</label><label for="__tabbed_1_6">Swift</label><label for="__tabbed_1_7">JS</label><label for="__tabbed_1_8">TS</label><label for="__tabbed_1_9">Dart</label><label for="__tabbed_1_10">Rust</label><label for="__tabbed_1_11">C</label><label for="__tabbed_1_12">Kotlin</label><label for="__tabbed_1_13">Ruby</label></div>
|
||||
<div class="tabbed-content">
|
||||
<div class="tabbed-block">
|
||||
@@ -4796,8 +4796,8 @@
|
||||
<div style="margin-top: 5px;"><a href="https://pythontutor.com/iframe-embed.html#code=def%20backtrack%28choices%3A%20list%5Bint%5D%2C%20state%3A%20int%2C%20n%3A%20int%2C%20res%3A%20list%5Bint%5D%29%20-%3E%20int%3A%0A%20%20%20%20%22%22%22%D0%91%D1%8D%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B5%D0%BA%D0%B8%D0%BD%D0%B3%22%22%22%0A%20%20%20%20%23%20%D0%9A%D0%BE%D0%B3%D0%B4%D0%B0%20%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D1%8A%D0%B5%D0%BC%20%D0%B4%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D0%B5%D1%82%20n-%D0%B9%20%D1%81%D1%82%D1%83%D0%BF%D0%B5%D0%BD%D0%B8%2C%20%D1%87%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%20%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2%20%D1%83%D0%B2%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%B8%D0%B2%D0%B0%D0%B5%D1%82%D1%81%D1%8F%20%D0%BD%D0%B0%201%0A%20%20%20%20if%20state%20%3D%3D%20n%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20res%5B0%5D%20%2B%3D%201%0A%20%20%20%20%23%20%D0%9F%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B1%D0%BE%D1%80%20%D0%B2%D1%81%D0%B5%D1%85%20%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2%20%D0%B2%D1%8B%D0%B1%D0%BE%D1%80%D0%B0%0A%20%20%20%20for%20choice%20in%20choices%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20%D0%9E%D1%82%D1%81%D0%B5%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%3A%20%D0%BD%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%B7%D1%8F%20%D0%B2%D1%8B%D1%85%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D1%82%D1%8C%20%D0%B7%D0%B0%20n-%D1%8E%20%D1%81%D1%82%D1%83%D0%BF%D0%B5%D0%BD%D1%8C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20state%20%2B%20choice%20%3E%20n%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20continue%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20%D0%9F%D0%BE%D0%BF%D1%8B%D1%82%D0%BA%D0%B0%3A%20%D1%81%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B0%D1%82%D1%8C%20%D0%B2%D1%8B%D0%B1%D0%BE%D1%80%20%D0%B8%20%D0%BE%D0%B1%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%82%D1%8C%20%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%8F%D0%BD%D0%B8%D0%B5%0A%20%20%20%20%20%20%20%20backtrack%28choices%2C%20state%20%2B%20choice%2C%20n%2C%20res%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20%D0%9E%D1%82%D0%BA%D0%B0%D1%82%0A%0A%0Adef%20climbing_stairs_backtrack%28n%3A%20int%29%20-%3E%20int%3A%0A%20%20%20%20%22%22%22%D0%9F%D0%BE%D0%B4%D1%8A%D0%B5%D0%BC%20%D0%BF%D0%BE%20%D0%BB%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B5%3A%20%D0%B1%D1%8D%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B5%D0%BA%D0%B8%D0%BD%D0%B3%22%22%22%0A%20%20%20%20choices%20%3D%20%5B1%2C%202%5D%20%20%23%20%D0%9C%D0%BE%D0%B6%D0%BD%D0%BE%20%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8F%D1%82%D1%8C%D1%81%D1%8F%20%D0%BD%D0%B0%201%20%D0%B8%D0%BB%D0%B8%202%20%D1%81%D1%82%D1%83%D0%BF%D0%B5%D0%BD%D0%B8%0A%20%20%20%20state%20%3D%200%20%20%23%20%D0%9D%D0%B0%D1%87%D0%B0%D1%82%D1%8C%20%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D1%8A%D0%B5%D0%BC%20%D1%81%200-%D0%B9%20%D1%81%D1%82%D1%83%D0%BF%D0%B5%D0%BD%D0%B8%0A%20%20%20%20res%20%3D%20%5B0%5D%20%20%23%20%D0%98%D1%81%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%B7%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%82%D1%8C%20res%5B0%5D%20%D0%B4%D0%BB%D1%8F%20%D1%85%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F%20%D1%87%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%B0%20%D1%80%D0%B5%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B9%0A%20%20%20%20backtrack%28choices%2C%20state%2C%20n%2C%20res%29%0A%20%20%20%20return%20res%5B0%5D%0A%0A%0A%22%22%22Driver%20Code%22%22%22%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%22__main__%22%3A%0A%20%20%20%20n%20%3D%204%0A%0A%20%20%20%20res%20%3D%20climbing_stairs_backtrack%28n%29%0A%20%20%20%20print%28f%22%D0%9A%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE%20%D1%81%D0%BF%D0%BE%D1%81%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D0%B2%20%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8F%D1%82%D1%8C%D1%81%D1%8F%20%D0%BF%D0%BE%20%D0%BB%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B5%20%D0%B8%D0%B7%20%7Bn%7D%20%D1%81%D1%82%D1%83%D0%BF%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D0%B9%20%3D%20%7Bres%7D%22%29&codeDivHeight=800&codeDivWidth=600&cumulative=false&curInstr=5&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false" target="_blank" rel="noopener noreferrer">Во весь экран ></a></div></p>
|
||||
</details>
|
||||
<h2 id="1411-1">14.1.1 Метод 1: полный перебор<a class="headerlink" href="#1411-1" title="Permanent link">¶</a></h2>
|
||||
<p>Алгоритм поиска с возвратом обычно не раскладывает задачу явно на подзадачи; вместо этого он рассматривает решение как последовательность решений, используя попытки и обрезку для поиска всех возможных ответов.</p>
|
||||
<p>Попробуем посмотреть на задачу именно как на разложение подзадач. Пусть число способов добраться до ступени <span class="arithmatex">\(i\)</span> равно <span class="arithmatex">\(dp[i]\)</span> ; тогда <span class="arithmatex">\(dp[i]\)</span> - это исходная задача, а ее подзадачи включают:</p>
|
||||
<p>Алгоритм поиска с возвратом обычно не раскладывает задачу явно на подзадачи. Вместо этого он рассматривает решение как последовательность решений, используя попытки и обрезку для поиска всех возможных ответов.</p>
|
||||
<p>Попробуем посмотреть на задачу именно как на разложение подзадач. Пусть число способов добраться до ступени <span class="arithmatex">\(i\)</span> равно <span class="arithmatex">\(dp[i]\)</span>. Тогда <span class="arithmatex">\(dp[i]\)</span> - это исходная задача, а ее подзадачи включают:</p>
|
||||
<div class="arithmatex">\[
|
||||
dp[i-1], dp[i-2], \dots, dp[2], dp[1]
|
||||
\]</div>
|
||||
@@ -5041,7 +5041,7 @@ dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]
|
||||
<p><img alt="Дерево рекурсии для подъема по лестнице" class="animation-figure" src="../intro_to_dynamic_programming.assets/climbing_stairs_dfs_tree.png" /></p>
|
||||
<p align="center"> Рисунок 14-3 Дерево рекурсии для подъема по лестнице </p>
|
||||
|
||||
<p>Если посмотреть на рисунок 14-3, то видно, что <strong>экспоненциальная временная сложность порождается "перекрывающимися подзадачами"</strong>. Например, <span class="arithmatex">\(dp[9]\)</span> раскладывается в <span class="arithmatex">\(dp[8]\)</span> и <span class="arithmatex">\(dp[7]\)</span> , а <span class="arithmatex">\(dp[8]\)</span> - в <span class="arithmatex">\(dp[7]\)</span> и <span class="arithmatex">\(dp[6]\)</span> ; обе ветви содержат подзадачу <span class="arithmatex">\(dp[7]\)</span> .</p>
|
||||
<p>Как видно на рисунке 14-3, <strong>экспоненциальная временная сложность порождается «перекрывающимися подзадачами»</strong>. Например, <span class="arithmatex">\(dp[9]\)</span> раскладывается в <span class="arithmatex">\(dp[8]\)</span> и <span class="arithmatex">\(dp[7]\)</span> , а <span class="arithmatex">\(dp[8]\)</span> - в <span class="arithmatex">\(dp[7]\)</span> и <span class="arithmatex">\(dp[6]\)</span>. Обе ветви содержат подзадачу <span class="arithmatex">\(dp[7]\)</span> .</p>
|
||||
<p>Продолжая это рассуждение, мы видим, что подзадачи порождают все более мелкие перекрывающиеся подзадачи без конца. Подавляющая часть вычислительных ресурсов уходит именно на них.</p>
|
||||
<h2 id="1412-2">14.1.2 Метод 2: поиск с мемоизацией<a class="headerlink" href="#1412-2" title="Permanent link">¶</a></h2>
|
||||
<p>Чтобы ускорить алгоритм, <strong>мы хотим, чтобы каждая перекрывающаяся подзадача вычислялась только один раз</strong>. Для этого объявим массив <code>mem</code> для хранения решения каждой подзадачи и будем обрезать повторные вычисления в процессе поиска.</p>
|
||||
@@ -5381,9 +5381,9 @@ dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]
|
||||
<p align="center"> Рисунок 14-4 Дерево рекурсии для поиска с мемоизацией </p>
|
||||
|
||||
<h2 id="1413-3">14.1.3 Метод 3: динамическое программирование<a class="headerlink" href="#1413-3" title="Permanent link">¶</a></h2>
|
||||
<p><strong>Поиск с мемоизацией - это метод "сверху вниз"</strong> : мы начинаем с исходной задачи (корня), рекурсивно раскладываем более крупные подзадачи на меньшие, пока не достигнем наименьших подзадач с уже известным ответом (листьев). Затем в процессе возврата постепенно собираем решения подзадач и тем самым получаем решение исходной задачи.</p>
|
||||
<p>Напротив, <strong>динамическое программирование - это метод "снизу вверх"</strong> : начиная с решений наименьших подзадач, мы итеративно строим решения для более крупных подзадач, пока не получим ответ на исходную задачу.</p>
|
||||
<p>Поскольку в динамическом программировании нет этапа возврата, для его реализации достаточно обычных циклов, без рекурсии. В приведенном ниже коде мы инициализируем массив <code>dp</code> для хранения решений подзадач; он выполняет ту же роль, что и массив <code>mem</code> в мемоизированном поиске:</p>
|
||||
<p><strong>Поиск с мемоизацией - это метод «сверху вниз»</strong> : мы начинаем с исходной задачи (корня), рекурсивно раскладываем более крупные подзадачи на меньшие, пока не достигнем наименьших подзадач с уже известным ответом (листьев). Затем в процессе возврата постепенно собираем решения подзадач и тем самым получаем решение исходной задачи.</p>
|
||||
<p>Напротив, <strong>динамическое программирование - это метод «снизу вверх»</strong> : начиная с решений наименьших подзадач, мы итеративно строим решения для более крупных подзадач, пока не получим ответ на исходную задачу.</p>
|
||||
<p>Поскольку в динамическом программировании нет этапа возврата, для его реализации достаточно обычных циклов, без рекурсии. В приведенном ниже коде мы инициализируем массив <code>dp</code> для хранения решений подзадач. Он выполняет ту же роль, что и массив <code>mem</code> в мемоизированном поиске:</p>
|
||||
<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="4:13"><input checked="checked" id="__tabbed_4_1" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_2" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_3" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_4" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_5" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_6" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_7" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_8" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_9" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_10" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_11" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_12" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_13" name="__tabbed_4" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_4_1">Python</label><label for="__tabbed_4_2">C++</label><label for="__tabbed_4_3">Java</label><label for="__tabbed_4_4">C#</label><label for="__tabbed_4_5">Go</label><label for="__tabbed_4_6">Swift</label><label for="__tabbed_4_7">JS</label><label for="__tabbed_4_8">TS</label><label for="__tabbed_4_9">Dart</label><label for="__tabbed_4_10">Rust</label><label for="__tabbed_4_11">C</label><label for="__tabbed_4_12">Kotlin</label><label for="__tabbed_4_13">Ruby</label></div>
|
||||
<div class="tabbed-content">
|
||||
<div class="tabbed-block">
|
||||
@@ -5628,7 +5628,7 @@ dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]
|
||||
<p><img alt="Процесс динамического программирования для подъема по лестнице" class="animation-figure" src="../intro_to_dynamic_programming.assets/climbing_stairs_dp.png" /></p>
|
||||
<p align="center"> Рисунок 14-5 Процесс динамического программирования для подъема по лестнице </p>
|
||||
|
||||
<p>Как и в поиске с возвратом, в динамическом программировании используется понятие "состояние" для обозначения некоторого этапа решения задачи; каждое состояние соответствует одной подзадаче и ее локально оптимальному решению. Например, в задаче о лестнице состояние определяется текущим номером ступени <span class="arithmatex">\(i\)</span> .</p>
|
||||
<p>Как и в поиске с возвратом, в динамическом программировании используется понятие «состояние» для обозначения некоторого этапа решения задачи. Каждое состояние соответствует одной подзадаче и ее локально оптимальному решению. Например, в задаче о лестнице состояние определяется текущим номером ступени <span class="arithmatex">\(i\)</span> .</p>
|
||||
<p>На основе сказанного можно подвести несколько часто используемых терминов динамического программирования.</p>
|
||||
<ul>
|
||||
<li>Массив <code>dp</code> называют <u>таблицей dp</u>, а <span class="arithmatex">\(dp[i]\)</span> обозначает решение подзадачи, соответствующей состоянию <span class="arithmatex">\(i\)</span> .</li>
|
||||
@@ -5636,7 +5636,7 @@ dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]
|
||||
<li>Рекуррентную формулу <span class="arithmatex">\(dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]\)</span> называют <u>уравнением перехода состояния</u>.</li>
|
||||
</ul>
|
||||
<h2 id="1414">14.1.4 Оптимизация пространства<a class="headerlink" href="#1414" title="Permanent link">¶</a></h2>
|
||||
<p>Внимательный читатель мог заметить, что <strong>поскольку <span class="arithmatex">\(dp[i]\)</span> зависит только от <span class="arithmatex">\(dp[i-1]\)</span> и <span class="arithmatex">\(dp[i-2]\)</span> , нам не нужен весь массив <code>dp</code> для хранения ответов всех подзадач</strong> ; достаточно двух переменных, которые будут "перекатываться" вперед. Код имеет вид:</p>
|
||||
<p>Внимательный читатель мог заметить, что <strong>поскольку <span class="arithmatex">\(dp[i]\)</span> зависит только от <span class="arithmatex">\(dp[i-1]\)</span> и <span class="arithmatex">\(dp[i-2]\)</span> , нам не нужен весь массив <code>dp</code> для хранения ответов всех подзадач</strong>. Достаточно двух переменных, которые будут «перекатываться» вперед. Код имеет вид:</p>
|
||||
<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="5:13"><input checked="checked" id="__tabbed_5_1" name="__tabbed_5" type="radio" /><input id="__tabbed_5_2" name="__tabbed_5" type="radio" /><input id="__tabbed_5_3" name="__tabbed_5" type="radio" /><input id="__tabbed_5_4" name="__tabbed_5" type="radio" /><input id="__tabbed_5_5" name="__tabbed_5" type="radio" /><input id="__tabbed_5_6" name="__tabbed_5" type="radio" /><input id="__tabbed_5_7" name="__tabbed_5" type="radio" /><input id="__tabbed_5_8" name="__tabbed_5" type="radio" /><input id="__tabbed_5_9" name="__tabbed_5" type="radio" /><input id="__tabbed_5_10" name="__tabbed_5" type="radio" /><input id="__tabbed_5_11" name="__tabbed_5" type="radio" /><input id="__tabbed_5_12" name="__tabbed_5" type="radio" /><input id="__tabbed_5_13" name="__tabbed_5" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_5_1">Python</label><label for="__tabbed_5_2">C++</label><label for="__tabbed_5_3">Java</label><label for="__tabbed_5_4">C#</label><label for="__tabbed_5_5">Go</label><label for="__tabbed_5_6">Swift</label><label for="__tabbed_5_7">JS</label><label for="__tabbed_5_8">TS</label><label for="__tabbed_5_9">Dart</label><label for="__tabbed_5_10">Rust</label><label for="__tabbed_5_11">C</label><label for="__tabbed_5_12">Kotlin</label><label for="__tabbed_5_13">Ruby</label></div>
|
||||
<div class="tabbed-content">
|
||||
<div class="tabbed-block">
|
||||
@@ -5835,7 +5835,7 @@ dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]
|
||||
<div style="margin-top: 5px;"><a href="https://pythontutor.com/iframe-embed.html#code=def%20climbing_stairs_dp_comp%28n%3A%20int%29%20-%3E%20int%3A%0A%20%20%20%20%22%22%22%D0%9F%D0%BE%D0%B4%D1%8A%D0%B5%D0%BC%20%D0%BF%D0%BE%20%D0%BB%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B5%3A%20%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D1%81%20%D0%BE%D0%BF%D1%82%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D0%B7%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%B5%D0%B9%20%D0%BF%D0%B0%D0%BC%D1%8F%D1%82%D0%B8%22%22%22%0A%20%20%20%20if%20n%20%3D%3D%201%20or%20n%20%3D%3D%202%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20return%20n%0A%20%20%20%20a%2C%20b%20%3D%201%2C%202%0A%20%20%20%20for%20_%20in%20range%283%2C%20n%20%2B%201%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20a%2C%20b%20%3D%20b%2C%20a%20%2B%20b%0A%20%20%20%20return%20b%0A%0A%0A%22%22%22Driver%20Code%22%22%22%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%22__main__%22%3A%0A%20%20%20%20n%20%3D%209%0A%0A%20%20%20%20res%20%3D%20climbing_stairs_dp_comp%28n%29%0A%20%20%20%20print%28f%22%D0%9A%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE%20%D1%81%D0%BF%D0%BE%D1%81%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D0%B2%20%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8F%D1%82%D1%8C%D1%81%D1%8F%20%D0%BF%D0%BE%20%D0%BB%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B5%20%D0%B8%D0%B7%20%7Bn%7D%20%D1%81%D1%82%D1%83%D0%BF%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D0%B9%20%3D%20%7Bres%7D%22%29&codeDivHeight=800&codeDivWidth=600&cumulative=false&curInstr=4&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false" target="_blank" rel="noopener noreferrer">Во весь экран ></a></div></p>
|
||||
</details>
|
||||
<p>Из кода видно, что после отказа от массива <code>dp</code> пространственная сложность уменьшается с <span class="arithmatex">\(O(n)\)</span> до <span class="arithmatex">\(O(1)\)</span> .</p>
|
||||
<p>Во многих задачах динамического программирования текущее состояние зависит лишь от ограниченного числа предыдущих состояний. Тогда можно сохранять только действительно нужные состояния и за счет "уменьшения размерности" экономить память. <strong>Этот прием оптимизации памяти называют "скользящими переменными" или "скользящим массивом"</strong>.</p>
|
||||
<p>Во многих задачах динамического программирования текущее состояние зависит лишь от ограниченного числа предыдущих состояний. Тогда можно сохранять только действительно нужные состояния и за счет «уменьшения размерности» экономить память. <strong>Этот прием оптимизации памяти называют «скользящими переменными» или «скользящим массивом»</strong>.</p>
|
||||
|
||||
<!-- Source file information -->
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -4412,9 +4412,9 @@
|
||||
<p align="center"> Рисунок 14-17 Пример данных для задачи о рюкзаке 0-1 </p>
|
||||
|
||||
<p>Задачу о рюкзаке 0-1 можно рассматривать как процесс из <span class="arithmatex">\(n\)</span> раундов принятия решений: для каждого предмета есть два решения - не класть его в рюкзак или положить в рюкзак. Поэтому задача удовлетворяет модели дерева решений.</p>
|
||||
<p>Цель задачи - найти "максимальную суммарную стоимость при ограниченной вместимости рюкзака", а это с большой вероятностью указывает на задачу динамического программирования.</p>
|
||||
<p>Цель задачи - найти «максимальную суммарную стоимость при ограниченной вместимости рюкзака», а это с большой вероятностью указывает на задачу динамического программирования.</p>
|
||||
<p><strong>Шаг 1: продумать решения на каждом раунде, определить состояние и тем самым получить таблицу <span class="arithmatex">\(dp\)</span></strong></p>
|
||||
<p>Для каждого предмета возможны два случая: не класть его в рюкзак, тогда вместимость не меняется; или положить его в рюкзак, тогда оставшаяся вместимость уменьшается. Отсюда получается определение состояния: текущий номер предмета <span class="arithmatex">\(i\)</span> и текущая вместимость рюкзака <span class="arithmatex">\(c\)</span> , то есть состояние обозначается как <span class="arithmatex">\([i, c]\)</span> .</p>
|
||||
<p>Для каждого предмета возможны два случая: не класть его в рюкзак, тогда вместимость не меняется. Или положить его в рюкзак, тогда оставшаяся вместимость уменьшается. Отсюда получается определение состояния: текущий номер предмета <span class="arithmatex">\(i\)</span> и текущая вместимость рюкзака <span class="arithmatex">\(c\)</span> , то есть состояние обозначается как <span class="arithmatex">\([i, c]\)</span> .</p>
|
||||
<p>Подзадача, соответствующая состоянию <span class="arithmatex">\([i, c]\)</span> , такова: <strong>максимальная стоимость, которую можно получить, используя первые <span class="arithmatex">\(i\)</span> предметов и рюкзак вместимости <span class="arithmatex">\(c\)</span></strong>. Ее решение обозначается через <span class="arithmatex">\(dp[i, c]\)</span> .</p>
|
||||
<p>Искомым значением является <span class="arithmatex">\(dp[n, cap]\)</span> , значит, нам нужна двумерная таблица <span class="arithmatex">\(dp\)</span> размера <span class="arithmatex">\((n+1) \times (cap+1)\)</span> .</p>
|
||||
<p><strong>Шаг 2: найти оптимальную подструктуру и на ее основе вывести уравнение перехода состояния</strong></p>
|
||||
@@ -4429,7 +4429,7 @@ dp[i, c] = \max(dp[i-1, c], dp[i-1, c - wgt[i-1]] + val[i-1])
|
||||
\]</div>
|
||||
<p>Нужно учитывать, что если вес текущего предмета <span class="arithmatex">\(wgt[i - 1]\)</span> превышает оставшуюся вместимость <span class="arithmatex">\(c\)</span> , то предмет можно только не брать.</p>
|
||||
<p><strong>Шаг 3: определить граничные условия и порядок переходов</strong></p>
|
||||
<p>Когда предметов нет или вместимость рюкзака равна <span class="arithmatex">\(0\)</span> , максимальная стоимость равна <span class="arithmatex">\(0\)</span> ; то есть весь первый столбец <span class="arithmatex">\(dp[i, 0]\)</span> и вся первая строка <span class="arithmatex">\(dp[0, c]\)</span> заполняются нулями.</p>
|
||||
<p>Когда предметов нет или вместимость рюкзака равна <span class="arithmatex">\(0\)</span> , максимальная стоимость равна <span class="arithmatex">\(0\)</span>. То есть весь первый столбец <span class="arithmatex">\(dp[i, 0]\)</span> и вся первая строка <span class="arithmatex">\(dp[0, c]\)</span> заполняются нулями.</p>
|
||||
<p>Текущее состояние <span class="arithmatex">\([i, c]\)</span> зависит от состояния сверху <span class="arithmatex">\([i-1, c]\)</span> и состояния слева сверху <span class="arithmatex">\([i-1, c-wgt[i-1]]\)</span> , поэтому достаточно двумя вложенными циклами пройти по всей таблице <span class="arithmatex">\(dp\)</span> в прямом порядке.</p>
|
||||
<p>После этого анализа реализуем по порядку: полный перебор, поиск с мемоизацией и динамическое программирование.</p>
|
||||
<h3 id="1-1">1. Метод 1: полный перебор<a class="headerlink" href="#1-1" title="Permanent link">¶</a></h3>
|
||||
@@ -4699,7 +4699,7 @@ dp[i, c] = \max(dp[i-1, c], dp[i-1, c - wgt[i-1]] + val[i-1])
|
||||
<p><div style="height: 549px; width: 100%;"><iframe class="pythontutor-iframe" src="https://pythontutor.com/iframe-embed.html#code=def%20knapsack_dfs%28wgt%3A%20list%5Bint%5D%2C%20val%3A%20list%5Bint%5D%2C%20i%3A%20int%2C%20c%3A%20int%29%20-%3E%20int%3A%0A%20%20%20%20%22%22%22%D0%A0%D1%8E%D0%BA%D0%B7%D0%B0%D0%BA%200-1%3A%20%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B1%D0%BE%D1%80%22%22%22%0A%20%20%20%20%23%20%D0%95%D1%81%D0%BB%D0%B8%20%D0%B2%D1%81%D0%B5%20%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%8B%20%D1%83%D0%B6%D0%B5%20%D1%80%D0%B0%D1%81%D1%81%D0%BC%D0%BE%D1%82%D1%80%D0%B5%D0%BD%D1%8B%20%D0%B8%D0%BB%D0%B8%20%D0%B2%20%D1%80%D1%8E%D0%BA%D0%B7%D0%B0%D0%BA%D0%B5%20%D0%BD%D0%B5%20%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D1%81%D1%8C%20%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B0%2C%20%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%BD%D1%83%D1%82%D1%8C%20%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C%200%0A%20%20%20%20if%20i%20%3D%3D%200%20or%20c%20%3D%3D%200%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20return%200%0A%20%20%20%20%23%20%D0%95%D1%81%D0%BB%D0%B8%20%D0%B2%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C%20%D1%80%D1%8E%D0%BA%D0%B7%D0%B0%D0%BA%D0%B0%20%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B2%D1%8B%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%B0%2C%20%D0%BC%D0%BE%D0%B6%D0%BD%D0%BE%20%D1%82%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%BA%D0%BE%20%D0%BD%D0%B5%20%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%82%D1%8C%20%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%BC%D0%B5%D1%82%20%D0%B2%20%D1%80%D1%8E%D0%BA%D0%B7%D0%B0%D0%BA%0A%20%20%20%20if%20wgt%5Bi%20-%201%5D%20%3E%20c%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20return%20knapsack_dfs%28wgt%2C%20val%2C%20i%20-%201%2C%20c%29%0A%20%20%20%20%23%20%D0%92%D1%8B%D1%87%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%B8%D1%82%D1%8C%20%D0%BC%D0%B0%D0%BA%D1%81%D0%B8%D0%BC%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%83%D1%8E%20%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C%20%D0%B4%D0%BB%D1%8F%20%D1%81%D0%BB%D1%83%D1%87%D0%B0%D0%B5%D0%B2%2C%20%D0%BA%D0%BE%D0%B3%D0%B4%D0%B0%20%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%BC%D0%B5%D1%82%20i%20%D0%BD%D0%B5%20%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D0%B4%D1%83%D1%82%20%D0%B8%20%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D0%B4%D1%83%D1%82%0A%20%20%20%20no%20%3D%20knapsack_dfs%28wgt%2C%20val%2C%20i%20-%201%2C%20c%29%0A%20%20%20%20yes%20%3D%20knapsack_dfs%28wgt%2C%20val%2C%20i%20-%201%2C%20c%20-%20wgt%5Bi%20-%201%5D%29%20%2B%20val%5Bi%20-%201%5D%0A%20%20%20%20%23%20%D0%92%D0%B5%D1%80%D0%BD%D1%83%D1%82%D1%8C%20%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BD%D1%82%20%D1%81%20%D0%B1%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D1%88%D0%B5%D0%B9%20%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C%D1%8E%20%D0%B8%D0%B7%20%D0%B4%D0%B2%D1%83%D1%85%20%D0%B2%D0%BE%D0%B7%D0%BC%D0%BE%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D1%85%0A%20%20%20%20return%20max%28no%2C%20yes%29%0A%0A%0A%22%22%22Driver%20Code%22%22%22%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%22__main__%22%3A%0A%20%20%20%20wgt%20%3D%20%5B10%2C%2020%2C%2030%2C%2040%2C%2050%5D%0A%20%20%20%20val%20%3D%20%5B50%2C%20120%2C%20150%2C%20210%2C%20240%5D%0A%20%20%20%20cap%20%3D%2050%0A%20%20%20%20n%20%3D%20len%28wgt%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B1%D0%BE%D1%80%0A%20%20%20%20res%20%3D%20knapsack_dfs%28wgt%2C%20val%2C%20n%2C%20cap%29%0A%20%20%20%20print%28f%22%D0%9C%D0%B0%D0%BA%D1%81%D0%B8%D0%BC%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F%20%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C%20%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%B2%20%D0%B1%D0%B5%D0%B7%20%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B2%D1%8B%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F%20%D0%B2%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8%20%D1%80%D1%8E%D0%BA%D0%B7%D0%B0%D0%BA%D0%B0%20%3D%20%7Bres%7D%22%29&codeDivHeight=472&codeDivWidth=350&cumulative=false&curInstr=7&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false"> </iframe></div>
|
||||
<div style="margin-top: 5px;"><a href="https://pythontutor.com/iframe-embed.html#code=def%20knapsack_dfs%28wgt%3A%20list%5Bint%5D%2C%20val%3A%20list%5Bint%5D%2C%20i%3A%20int%2C%20c%3A%20int%29%20-%3E%20int%3A%0A%20%20%20%20%22%22%22%D0%A0%D1%8E%D0%BA%D0%B7%D0%B0%D0%BA%200-1%3A%20%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B1%D0%BE%D1%80%22%22%22%0A%20%20%20%20%23%20%D0%95%D1%81%D0%BB%D0%B8%20%D0%B2%D1%81%D0%B5%20%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%8B%20%D1%83%D0%B6%D0%B5%20%D1%80%D0%B0%D1%81%D1%81%D0%BC%D0%BE%D1%82%D1%80%D0%B5%D0%BD%D1%8B%20%D0%B8%D0%BB%D0%B8%20%D0%B2%20%D1%80%D1%8E%D0%BA%D0%B7%D0%B0%D0%BA%D0%B5%20%D0%BD%D0%B5%20%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D1%81%D1%8C%20%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B0%2C%20%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%BD%D1%83%D1%82%D1%8C%20%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C%200%0A%20%20%20%20if%20i%20%3D%3D%200%20or%20c%20%3D%3D%200%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20return%200%0A%20%20%20%20%23%20%D0%95%D1%81%D0%BB%D0%B8%20%D0%B2%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C%20%D1%80%D1%8E%D0%BA%D0%B7%D0%B0%D0%BA%D0%B0%20%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B2%D1%8B%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%B0%2C%20%D0%BC%D0%BE%D0%B6%D0%BD%D0%BE%20%D1%82%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%BA%D0%BE%20%D0%BD%D0%B5%20%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%82%D1%8C%20%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%BC%D0%B5%D1%82%20%D0%B2%20%D1%80%D1%8E%D0%BA%D0%B7%D0%B0%D0%BA%0A%20%20%20%20if%20wgt%5Bi%20-%201%5D%20%3E%20c%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20return%20knapsack_dfs%28wgt%2C%20val%2C%20i%20-%201%2C%20c%29%0A%20%20%20%20%23%20%D0%92%D1%8B%D1%87%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%B8%D1%82%D1%8C%20%D0%BC%D0%B0%D0%BA%D1%81%D0%B8%D0%BC%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%83%D1%8E%20%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C%20%D0%B4%D0%BB%D1%8F%20%D1%81%D0%BB%D1%83%D1%87%D0%B0%D0%B5%D0%B2%2C%20%D0%BA%D0%BE%D0%B3%D0%B4%D0%B0%20%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%BC%D0%B5%D1%82%20i%20%D0%BD%D0%B5%20%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D0%B4%D1%83%D1%82%20%D0%B8%20%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D0%B4%D1%83%D1%82%0A%20%20%20%20no%20%3D%20knapsack_dfs%28wgt%2C%20val%2C%20i%20-%201%2C%20c%29%0A%20%20%20%20yes%20%3D%20knapsack_dfs%28wgt%2C%20val%2C%20i%20-%201%2C%20c%20-%20wgt%5Bi%20-%201%5D%29%20%2B%20val%5Bi%20-%201%5D%0A%20%20%20%20%23%20%D0%92%D0%B5%D1%80%D0%BD%D1%83%D1%82%D1%8C%20%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BD%D1%82%20%D1%81%20%D0%B1%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D1%88%D0%B5%D0%B9%20%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C%D1%8E%20%D0%B8%D0%B7%20%D0%B4%D0%B2%D1%83%D1%85%20%D0%B2%D0%BE%D0%B7%D0%BC%D0%BE%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D1%85%0A%20%20%20%20return%20max%28no%2C%20yes%29%0A%0A%0A%22%22%22Driver%20Code%22%22%22%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%22__main__%22%3A%0A%20%20%20%20wgt%20%3D%20%5B10%2C%2020%2C%2030%2C%2040%2C%2050%5D%0A%20%20%20%20val%20%3D%20%5B50%2C%20120%2C%20150%2C%20210%2C%20240%5D%0A%20%20%20%20cap%20%3D%2050%0A%20%20%20%20n%20%3D%20len%28wgt%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B1%D0%BE%D1%80%0A%20%20%20%20res%20%3D%20knapsack_dfs%28wgt%2C%20val%2C%20n%2C%20cap%29%0A%20%20%20%20print%28f%22%D0%9C%D0%B0%D0%BA%D1%81%D0%B8%D0%BC%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F%20%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C%20%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%B2%20%D0%B1%D0%B5%D0%B7%20%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B2%D1%8B%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F%20%D0%B2%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8%20%D1%80%D1%8E%D0%BA%D0%B7%D0%B0%D0%BA%D0%B0%20%3D%20%7Bres%7D%22%29&codeDivHeight=800&codeDivWidth=600&cumulative=false&curInstr=7&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false" target="_blank" rel="noopener noreferrer">Во весь экран ></a></div></p>
|
||||
</details>
|
||||
<p>Как показано на рисунке 14-18, поскольку каждый предмет создает две ветви поиска - "не брать" и "брать", временная сложность равна <span class="arithmatex">\(O(2^n)\)</span> .</p>
|
||||
<p>Как показано на рисунке 14-18, поскольку каждый предмет создает две ветви поиска - «не брать» и «брать», временная сложность равна <span class="arithmatex">\(O(2^n)\)</span> .</p>
|
||||
<p>Посмотрев на дерево рекурсии, легко заметить наличие перекрывающихся подзадач, например <span class="arithmatex">\(dp[1, 10]\)</span> и подобных. Когда число предметов растет, вместимость рюкзака велика, а особенно когда много предметов с одинаковым весом, количество перекрывающихся подзадач быстро увеличивается.</p>
|
||||
<p><img alt="Дерево полного перебора для задачи о рюкзаке 0-1" class="animation-figure" src="../knapsack_problem.assets/knapsack_dfs.png" /></p>
|
||||
<p align="center"> Рисунок 14-18 Дерево полного перебора для задачи о рюкзаке 0-1 </p>
|
||||
|
||||
@@ -4339,23 +4339,23 @@
|
||||
<ul>
|
||||
<li>Динамическое программирование раскладывает задачу на подзадачи и повышает вычислительную эффективность за счет хранения решений этих подзадач и устранения повторных вычислений.</li>
|
||||
<li>Если не учитывать затраты времени, то любую задачу динамического программирования можно решить с помощью поиска с возвратом (полного перебора), однако в дереве рекурсии возникает множество перекрывающихся подзадач, из-за чего эффективность крайне низка. После введения таблицы памяти можно хранить решения всех уже вычисленных подзадач и гарантировать, что каждая перекрывающаяся подзадача будет вычисляться только один раз.</li>
|
||||
<li>Поиск с мемоизацией - это рекурсивный метод "сверху вниз", а соответствующее ему динамическое программирование - это итеративный метод "снизу вверх", похожий на заполнение таблицы. Поскольку текущее состояние обычно зависит только от части локальных состояний, можно убрать одно измерение таблицы <span class="arithmatex">\(dp\)</span> и тем самым снизить пространственную сложность.</li>
|
||||
<li>Разложение на подзадачи - это общий алгоритмический подход, но в методе "разделяй и властвуй", динамическом программировании и поиске с возвратом он имеет разные свойства.</li>
|
||||
<li>Поиск с мемоизацией - это рекурсивный метод «сверху вниз», а соответствующее ему динамическое программирование - это итеративный метод «снизу вверх», похожий на заполнение таблицы. Поскольку текущее состояние обычно зависит только от части локальных состояний, можно убрать одно измерение таблицы <span class="arithmatex">\(dp\)</span> и тем самым снизить пространственную сложность.</li>
|
||||
<li>Разложение на подзадачи - это общий алгоритмический подход, но в методе «разделяй и властвуй», динамическом программировании и поиске с возвратом он имеет разные свойства.</li>
|
||||
<li>Для задач динамического программирования характерны три главных свойства: перекрывающиеся подзадачи, оптимальная подструктура и отсутствие последствий.</li>
|
||||
<li>Если оптимальное решение исходной задачи можно построить из оптимальных решений подзадач, то задача обладает оптимальной подструктурой.</li>
|
||||
<li>Отсутствие последствий означает, что для данного состояния его дальнейшее развитие определяется только этим состоянием и не зависит от всех прошлых состояний. Многие задачи комбинаторной оптимизации этим свойством не обладают и потому не могут эффективно решаться с помощью динамического программирования.</li>
|
||||
</ul>
|
||||
<p><strong>Задачи о рюкзаке</strong></p>
|
||||
<ul>
|
||||
<li>Задача о рюкзаке - один из самых типичных классов задач динамического программирования; она включает варианты 0-1 рюкзака, полного рюкзака, многократного рюкзака и другие.</li>
|
||||
<li>Задача о рюкзаке - один из самых типичных классов задач динамического программирования. Она включает варианты 0-1 рюкзака, полного рюкзака, многократного рюкзака и другие.</li>
|
||||
<li>В задаче о рюкзаке 0-1 состояние определяется как максимальная стоимость первых <span class="arithmatex">\(i\)</span> предметов в рюкзаке вместимости <span class="arithmatex">\(c\)</span> . Рассматривая два решения - не брать предмет и брать предмет, - можно получить оптимальную подструктуру и вывести уравнение перехода состояния. При оптимизации памяти, поскольку каждое состояние зависит от значения сверху и слева сверху, внутренний цикл нужно выполнять в обратном порядке, чтобы не перезаписать нужное значение.</li>
|
||||
<li>В задаче о полном рюкзаке число экземпляров каждого предмета не ограничено, поэтому при выборе предмета переход состояния отличается от варианта 0-1. Поскольку состояние зависит от значения сверху и слева, после оптимизации памяти внутренний цикл следует выполнять в прямом порядке.</li>
|
||||
<li>Задача о размене монет - это вариант задачи о полном рюкзаке. Здесь вместо "максимальной стоимости" ищется "минимальное число монет", поэтому в уравнении перехода <span class="arithmatex">\(\max()\)</span> заменяется на <span class="arithmatex">\(\min()\)</span> . Кроме того, вместо условия "не превышать вместимость рюкзака" нужно <strong>ровно</strong> набрать целевую сумму, поэтому значение <span class="arithmatex">\(amt + 1\)</span> используется как обозначение недопустимого решения "сумму набрать нельзя".</li>
|
||||
<li>В задаче о размене монет II вместо "минимального числа монет" требуется найти "число комбинаций монет", поэтому в уравнении перехода оператор <span class="arithmatex">\(\min()\)</span> заменяется на суммирование.</li>
|
||||
<li>Задача о размене монет - это вариант задачи о полном рюкзаке. Здесь вместо «максимальной стоимости» ищется «минимальное число монет», поэтому в уравнении перехода <span class="arithmatex">\(\max()\)</span> заменяется на <span class="arithmatex">\(\min()\)</span> . Кроме того, вместо условия «не превышать вместимость рюкзака» нужно <strong>ровно</strong> набрать целевую сумму, поэтому значение <span class="arithmatex">\(amt + 1\)</span> используется как обозначение недопустимого решения «сумму набрать нельзя».</li>
|
||||
<li>В задаче о размене монет II вместо «минимального числа монет» требуется найти «число комбинаций монет», поэтому в уравнении перехода оператор <span class="arithmatex">\(\min()\)</span> заменяется на суммирование.</li>
|
||||
</ul>
|
||||
<p><strong>Задача о расстоянии редактирования</strong></p>
|
||||
<ul>
|
||||
<li>Расстояние редактирования (расстояние Левенштейна) используется для измерения сходства двух строк и определяется как минимальное число операций редактирования, необходимых для преобразования одной строки в другую; допустимые операции - вставка, удаление и замена.</li>
|
||||
<li>Расстояние редактирования (расстояние Левенштейна) используется для измерения сходства двух строк и определяется как минимальное число операций редактирования, необходимых для преобразования одной строки в другую. Допустимые операции - вставка, удаление и замена.</li>
|
||||
<li>В задаче о расстоянии редактирования состояние определяется как минимальное число шагов редактирования, необходимых для преобразования первых <span class="arithmatex">\(i\)</span> символов строки <span class="arithmatex">\(s\)</span> в первые <span class="arithmatex">\(j\)</span> символов строки <span class="arithmatex">\(t\)</span> . Если <span class="arithmatex">\(s[i] \ne t[j]\)</span> , то существуют три решения: вставка, удаление и замена, и каждому из них соответствует своя остаточная подзадача. На этой основе выводятся оптимальная подструктура и уравнение перехода состояния. Если же <span class="arithmatex">\(s[i] = t[j]\)</span> , то редактировать текущий символ не нужно.</li>
|
||||
<li>В задаче о расстоянии редактирования состояние зависит от значений сверху, слева и слева сверху. Поэтому после оптимизации памяти ни прямой, ни обратный обход сам по себе не дает корректного перехода состояния. Для решения этой проблемы значение слева сверху временно сохраняется в отдельной переменной, что делает ситуацию эквивалентной задаче о полном рюкзаке и позволяет использовать прямой обход.</li>
|
||||
</ul>
|
||||
|
||||
@@ -4623,7 +4623,7 @@
|
||||
<p align="center"> Рисунок 14-22 Пример данных для задачи о полном рюкзаке </p>
|
||||
|
||||
<h3 id="1">1. Идея динамического программирования<a class="headerlink" href="#1" title="Permanent link">¶</a></h3>
|
||||
<p>Задача о полном рюкзаке очень похожа на задачу о рюкзаке 0-1; <strong>разница состоит только в том, что количество выборов каждого предмета не ограничено</strong>.</p>
|
||||
<p>Задача о полном рюкзаке очень похожа на задачу о рюкзаке 0-1. <strong>Разница состоит только в том, что количество выборов каждого предмета не ограничено</strong>.</p>
|
||||
<ul>
|
||||
<li>В задаче о рюкзаке 0-1 каждого предмета существует только один экземпляр, поэтому после того как предмет <span class="arithmatex">\(i\)</span> помещен в рюкзак, выбирать можно только из первых <span class="arithmatex">\(i-1\)</span> предметов.</li>
|
||||
<li>В задаче о полном рюкзаке количество предметов не ограничено, поэтому после того как предмет <span class="arithmatex">\(i\)</span> помещен в рюкзак, <strong>можно продолжать выбирать из первых <span class="arithmatex">\(i\)</span> предметов</strong>.</li>
|
||||
@@ -4638,7 +4638,7 @@
|
||||
dp[i, c] = \max(dp[i-1, c], dp[i, c - wgt[i-1]] + val[i-1])
|
||||
\]</div>
|
||||
<h3 id="2">2. Реализация кода<a class="headerlink" href="#2" title="Permanent link">¶</a></h3>
|
||||
<p>Если сравнить код этой задачи с кодом задачи о рюкзаке 0-1, то окажется, что в переходе состояний меняется только одна деталь: вместо <span class="arithmatex">\(i-1\)</span> появляется <span class="arithmatex">\(i\)</span> ; все остальное остается таким же:</p>
|
||||
<p>Если сравнить код этой задачи с кодом задачи о рюкзаке 0-1, то окажется, что в переходе состояний меняется только одна деталь: вместо <span class="arithmatex">\(i-1\)</span> появляется <span class="arithmatex">\(i\)</span>. Все остальное остается таким же:</p>
|
||||
<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="1:13"><input checked="checked" id="__tabbed_1_1" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_2" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_3" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_4" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_5" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_6" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_7" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_8" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_9" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_10" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_11" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_12" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_13" name="__tabbed_1" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_1_1">Python</label><label for="__tabbed_1_2">C++</label><label for="__tabbed_1_3">Java</label><label for="__tabbed_1_4">C#</label><label for="__tabbed_1_5">Go</label><label for="__tabbed_1_6">Swift</label><label for="__tabbed_1_7">JS</label><label for="__tabbed_1_8">TS</label><label for="__tabbed_1_9">Dart</label><label for="__tabbed_1_10">Rust</label><label for="__tabbed_1_11">C</label><label for="__tabbed_1_12">Kotlin</label><label for="__tabbed_1_13">Ruby</label></div>
|
||||
<div class="tabbed-content">
|
||||
<div class="tabbed-block">
|
||||
@@ -4957,7 +4957,7 @@ dp[i, c] = \max(dp[i-1, c], dp[i, c - wgt[i-1]] + val[i-1])
|
||||
</details>
|
||||
<h3 id="3">3. Оптимизация пространства<a class="headerlink" href="#3" title="Permanent link">¶</a></h3>
|
||||
<p>Поскольку текущее состояние переходит из состояния слева и состояния сверху, <strong>после оптимизации памяти каждую строку таблицы <span class="arithmatex">\(dp\)</span> нужно обходить слева направо</strong>.</p>
|
||||
<p>Этот порядок обхода как раз противоположен задаче о рюкзаке 0-1. Разницу удобно понять по рисунку ниже.</p>
|
||||
<p>Этот порядок обхода как раз противоположен задаче о рюкзаке 0-1. Эту разницу удобно понять, рассмотрев то, что показано на рисунке 14-23.</p>
|
||||
<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="2:6"><input checked="checked" id="__tabbed_2_1" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_2" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_3" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_4" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_5" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_6" name="__tabbed_2" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_2_1"><1></label><label for="__tabbed_2_2"><2></label><label for="__tabbed_2_3"><3></label><label for="__tabbed_2_4"><4></label><label for="__tabbed_2_5"><5></label><label for="__tabbed_2_6"><6></label></div>
|
||||
<div class="tabbed-content">
|
||||
<div class="tabbed-block">
|
||||
@@ -5317,9 +5317,9 @@ dp[i, c] = \max(dp[i-1, c], dp[i, c - wgt[i-1]] + val[i-1])
|
||||
<p align="center"> Рисунок 14-24 Пример данных для задачи о размене монет </p>
|
||||
|
||||
<h3 id="1_1">1. Идея динамического программирования<a class="headerlink" href="#1_1" title="Permanent link">¶</a></h3>
|
||||
<p><strong>Задачу о размене монет можно рассматривать как частный случай задачи о полном рюкзаке</strong> ; между ними существуют следующие соответствия и различия.</p>
|
||||
<p><strong>Задачу о размене монет можно рассматривать как частный случай задачи о полном рюкзаке</strong>. Между ними существуют следующие соответствия и различия.</p>
|
||||
<ul>
|
||||
<li>Эти две задачи можно взаимно преобразовать: "предмет" соответствует "монете", "вес предмета" соответствует "номиналу монеты", а "вместимость рюкзака" соответствует "целевой сумме".</li>
|
||||
<li>Эти две задачи можно взаимно преобразовать: «предмет» соответствует «монете», «вес предмета» соответствует «номиналу монеты», а «вместимость рюкзака» соответствует «целевой сумме».</li>
|
||||
<li>Цель оптимизации противоположна: в задаче о полном рюкзаке нужно максимизировать стоимость предметов, а в задаче о размене монет - минимизировать число монет.</li>
|
||||
<li>В задаче о полном рюкзаке ищется решение, не превышающее вместимость, а в задаче о размене монет требуется <strong>ровно</strong> набрать целевую сумму.</li>
|
||||
</ul>
|
||||
@@ -5337,10 +5337,10 @@ dp[i, a] = \min(dp[i-1, a], dp[i, a - coins[i-1]] + 1)
|
||||
\]</div>
|
||||
<p><strong>Шаг 3: определить граничные условия и порядок переходов</strong></p>
|
||||
<p>Когда целевая сумма равна <span class="arithmatex">\(0\)</span> , минимальное число монет для ее набора равно <span class="arithmatex">\(0\)</span> , то есть весь первый столбец <span class="arithmatex">\(dp[i, 0]\)</span> заполняется нулями.</p>
|
||||
<p>Когда монет нет, <strong>невозможно набрать никакую целевую сумму <span class="arithmatex">\(> 0\)</span></strong> ; это и есть недопустимое решение. Чтобы функция <span class="arithmatex">\(\min()\)</span> в уравнении перехода состояния могла распознавать и отбрасывать такие недопустимые решения, удобно использовать значение <span class="arithmatex">\(+ \infty\)</span> ; то есть всю первую строку <span class="arithmatex">\(dp[0, a]\)</span> нужно инициализировать значением <span class="arithmatex">\(+ \infty\)</span> .</p>
|
||||
<p>Когда монет нет, <strong>невозможно набрать никакую целевую сумму <span class="arithmatex">\(> 0\)</span></strong>. Это и есть недопустимое решение. Чтобы функция <span class="arithmatex">\(\min()\)</span> в уравнении перехода состояния могла распознавать и отбрасывать такие недопустимые решения, удобно использовать значение <span class="arithmatex">\(+ \infty\)</span>. То есть всю первую строку <span class="arithmatex">\(dp[0, a]\)</span> нужно инициализировать значением <span class="arithmatex">\(+ \infty\)</span> .</p>
|
||||
<h3 id="2_1">2. Реализация кода<a class="headerlink" href="#2_1" title="Permanent link">¶</a></h3>
|
||||
<p>Большинство языков программирования не предоставляет представление для <span class="arithmatex">\(+ \infty\)</span> в целочисленном виде, поэтому обычно приходится заменять его на максимальное значение типа <code>int</code> . Но тогда возникает риск переполнения: операция <span class="arithmatex">\(+ 1\)</span> в уравнении перехода может переполнить большое число.</p>
|
||||
<p>Поэтому здесь мы используем число <span class="arithmatex">\(amt + 1\)</span> как обозначение недопустимого решения, потому что для набора суммы <span class="arithmatex">\(amt\)</span> максимум нужно не больше чем <span class="arithmatex">\(amt\)</span> монет. Перед возвратом результата проверяем, равно ли <span class="arithmatex">\(dp[n, amt]\)</span> значению <span class="arithmatex">\(amt + 1\)</span> ; если да, то возвращаем <span class="arithmatex">\(-1\)</span> , что означает невозможность набрать целевую сумму. Код приведен ниже:</p>
|
||||
<p>Поэтому здесь мы используем число <span class="arithmatex">\(amt + 1\)</span> как обозначение недопустимого решения, потому что для набора суммы <span class="arithmatex">\(amt\)</span> максимум нужно не больше чем <span class="arithmatex">\(amt\)</span> монет. Перед возвратом результата проверяем, равно ли <span class="arithmatex">\(dp[n, amt]\)</span> значению <span class="arithmatex">\(amt + 1\)</span>. Если да, то возвращаем <span class="arithmatex">\(-1\)</span> , что означает невозможность набрать целевую сумму. Код приведен ниже:</p>
|
||||
<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="4:13"><input checked="checked" id="__tabbed_4_1" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_2" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_3" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_4" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_5" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_6" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_7" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_8" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_9" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_10" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_11" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_12" name="__tabbed_4" type="radio" /><input id="__tabbed_4_13" name="__tabbed_4" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_4_1">Python</label><label for="__tabbed_4_2">C++</label><label for="__tabbed_4_3">Java</label><label for="__tabbed_4_4">C#</label><label for="__tabbed_4_5">Go</label><label for="__tabbed_4_6">Swift</label><label for="__tabbed_4_7">JS</label><label for="__tabbed_4_8">TS</label><label for="__tabbed_4_9">Dart</label><label for="__tabbed_4_10">Rust</label><label for="__tabbed_4_11">C</label><label for="__tabbed_4_12">Kotlin</label><label for="__tabbed_4_13">Ruby</label></div>
|
||||
<div class="tabbed-content">
|
||||
<div class="tabbed-block">
|
||||
|
||||
Reference in New Issue
Block a user