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* Retranslate Japanese docs with GPT-5.4 * Retranslate Japanese code with GPT-5.4
This commit is contained in:
@@ -0,0 +1,44 @@
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||||
// File: climbing_stairs_backtrack.zig
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// Created Time: 2023-07-15
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// Author: codingonion (coderonion@gmail.com)
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const std = @import("std");
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// バックトラッキング
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fn backtrack(choices: []i32, state: i32, n: i32, res: std.ArrayList(i32)) void {
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// 第 n 段に到達したら、方法数を 1 増やす
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if (state == n) {
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||||
res.items[0] = res.items[0] + 1;
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||||
}
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||||
// すべての選択肢を走査
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||||
for (choices) |choice| {
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// 枝刈り: 第 n 段を超えないようにする
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if (state + choice > n) {
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continue;
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}
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// 試行: 選択を行い、状態を更新
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backtrack(choices, state + choice, n, res);
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// バックトラック
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}
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}
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// 階段登り:バックトラッキング
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||||
fn climbingStairsBacktrack(n: usize) !i32 {
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var choices = [_]i32{ 1, 2 }; // 1 段または 2 段上ることを選べる
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||||
var state: i32 = 0; // 第 0 段から上り始める
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||||
var res = std.ArrayList(i32).init(std.heap.page_allocator);
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||||
defer res.deinit();
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||||
try res.append(0); // res[0] を使って方法数を記録する
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||||
backtrack(&choices, state, @intCast(n), res);
|
||||
return res.items[0];
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||||
}
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// Driver Code
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||||
pub fn main() !void {
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var n: usize = 9;
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||||
var res = try climbingStairsBacktrack(n);
|
||||
std.debug.print("{} 段の階段を上る方法は全部で {} 通り\n", .{ n, res });
|
||||
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||||
_ = try std.io.getStdIn().reader().readByte();
|
||||
}
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||||
@@ -0,0 +1,35 @@
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||||
// File: climbing_stairs_constraint_dp.zig
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||||
// Created Time: 2023-07-15
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||||
// Author: codingonion (coderonion@gmail.com)
|
||||
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||||
const std = @import("std");
|
||||
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||||
// 制約付き階段登り:動的計画法
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||||
fn climbingStairsConstraintDP(comptime n: usize) i32 {
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||||
if (n == 1 or n == 2) {
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return 1;
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}
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||||
// 部分問題の解を保存するために dp テーブルを初期化
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||||
var dp = [_][3]i32{ [_]i32{ -1, -1, -1 } } ** (n + 1);
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||||
// 初期状態:最小部分問題の解をあらかじめ設定
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||||
dp[1][1] = 1;
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||||
dp[1][2] = 0;
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||||
dp[2][1] = 0;
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||||
dp[2][2] = 1;
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||||
// 状態遷移:小さい部分問題から大きい部分問題へ順に解く
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||||
for (3..n + 1) |i| {
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||||
dp[i][1] = dp[i - 1][2];
|
||||
dp[i][2] = dp[i - 2][1] + dp[i - 2][2];
|
||||
}
|
||||
return dp[n][1] + dp[n][2];
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Driver Code
|
||||
pub fn main() !void {
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||||
comptime var n: usize = 9;
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||||
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||||
var res = climbingStairsConstraintDP(n);
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||||
std.debug.print("{} 段の階段を上る方法は全部で {} 通り\n", .{ n, res });
|
||||
|
||||
_ = try std.io.getStdIn().reader().readByte();
|
||||
}
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||||
@@ -0,0 +1,31 @@
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||||
// File: climbing_stairs_dfs.zig
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// Created Time: 2023-07-15
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||||
// Author: codingonion (coderonion@gmail.com)
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||||
|
||||
const std = @import("std");
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||||
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||||
// 検索
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||||
fn dfs(i: usize) i32 {
|
||||
// dp[1] と dp[2] は既知なので返す
|
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if (i == 1 or i == 2) {
|
||||
return @intCast(i);
|
||||
}
|
||||
// dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]
|
||||
var count = dfs(i - 1) + dfs(i - 2);
|
||||
return count;
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}
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||||
|
||||
// 階段登り:探索
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||||
fn climbingStairsDFS(comptime n: usize) i32 {
|
||||
return dfs(n);
|
||||
}
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||||
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||||
// Driver Code
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||||
pub fn main() !void {
|
||||
comptime var n: usize = 9;
|
||||
|
||||
var res = climbingStairsDFS(n);
|
||||
std.debug.print("{} 段の階段を上る方法は全部で {} 通り\n", .{ n, res });
|
||||
|
||||
_ = try std.io.getStdIn().reader().readByte();
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,39 @@
|
||||
// File: climbing_stairs_dfs_mem.zig
|
||||
// Created Time: 2023-07-15
|
||||
// Author: codingonion (coderonion@gmail.com)
|
||||
|
||||
const std = @import("std");
|
||||
|
||||
// メモ化探索
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||||
fn dfs(i: usize, mem: []i32) i32 {
|
||||
// dp[1] と dp[2] は既知なので返す
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||||
if (i == 1 or i == 2) {
|
||||
return @intCast(i);
|
||||
}
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||||
// dp[i] の記録があれば、それをそのまま返す
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||||
if (mem[i] != -1) {
|
||||
return mem[i];
|
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}
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||||
// dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]
|
||||
var count = dfs(i - 1, mem) + dfs(i - 2, mem);
|
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// dp[i] を記録する
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||||
mem[i] = count;
|
||||
return count;
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}
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||||
// 階段登り:メモ化探索
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||||
fn climbingStairsDFSMem(comptime n: usize) i32 {
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||||
// mem[i] は第 i 段まで上る方法の総数を記録し、-1 は未記録を表す
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||||
var mem = [_]i32{ -1 } ** (n + 1);
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||||
return dfs(n, &mem);
|
||||
}
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||||
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||||
// Driver Code
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||||
pub fn main() !void {
|
||||
comptime var n: usize = 9;
|
||||
|
||||
var res = climbingStairsDFSMem(n);
|
||||
std.debug.print("{} 段の階段を上る方法は全部で {} 通り\n", .{ n, res });
|
||||
|
||||
_ = try std.io.getStdIn().reader().readByte();
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,51 @@
|
||||
// File: climbing_stairs_dp.zig
|
||||
// Created Time: 2023-07-15
|
||||
// Author: codingonion (coderonion@gmail.com)
|
||||
|
||||
const std = @import("std");
|
||||
|
||||
// 階段登り:動的計画法
|
||||
fn climbingStairsDP(comptime n: usize) i32 {
|
||||
// dp[1] と dp[2] は既知なので返す
|
||||
if (n == 1 or n == 2) {
|
||||
return @intCast(n);
|
||||
}
|
||||
// 部分問題の解を保存するために dp テーブルを初期化
|
||||
var dp = [_]i32{-1} ** (n + 1);
|
||||
// 初期状態:最小部分問題の解をあらかじめ設定
|
||||
dp[1] = 1;
|
||||
dp[2] = 2;
|
||||
// 状態遷移:小さい部分問題から大きい部分問題へ順に解く
|
||||
for (3..n + 1) |i| {
|
||||
dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2];
|
||||
}
|
||||
return dp[n];
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 階段登り:空間最適化した動的計画法
|
||||
fn climbingStairsDPComp(comptime n: usize) i32 {
|
||||
if (n == 1 or n == 2) {
|
||||
return @intCast(n);
|
||||
}
|
||||
var a: i32 = 1;
|
||||
var b: i32 = 2;
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||||
for (3..n + 1) |_| {
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||||
var tmp = b;
|
||||
b = a + b;
|
||||
a = tmp;
|
||||
}
|
||||
return b;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Driver Code
|
||||
pub fn main() !void {
|
||||
comptime var n: usize = 9;
|
||||
|
||||
var res = climbingStairsDP(n);
|
||||
std.debug.print("{} 段の階段を上る方法は全部で {} 通り\n", .{ n, res });
|
||||
|
||||
res = climbingStairsDPComp(n);
|
||||
std.debug.print("{} 段の階段を上る方法は全部で {} 通り\n", .{ n, res });
|
||||
|
||||
_ = try std.io.getStdIn().reader().readByte();
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,77 @@
|
||||
// File: coin_change.zig
|
||||
// Created Time: 2023-07-15
|
||||
// Author: codingonion (coderonion@gmail.com)
|
||||
|
||||
const std = @import("std");
|
||||
|
||||
// コイン両替:動的計画法
|
||||
fn coinChangeDP(comptime coins: []i32, comptime amt: usize) i32 {
|
||||
comptime var n = coins.len;
|
||||
comptime var max = amt + 1;
|
||||
// dp テーブルを初期化
|
||||
var dp = [_][amt + 1]i32{[_]i32{0} ** (amt + 1)} ** (n + 1);
|
||||
// 状態遷移:先頭行と先頭列
|
||||
for (1..amt + 1) |a| {
|
||||
dp[0][a] = max;
|
||||
}
|
||||
// 状態遷移: 残りの行と列
|
||||
for (1..n + 1) |i| {
|
||||
for (1..amt + 1) |a| {
|
||||
if (coins[i - 1] > @as(i32, @intCast(a))) {
|
||||
// 目標金額を超えるなら硬貨 i は選ばない
|
||||
dp[i][a] = dp[i - 1][a];
|
||||
} else {
|
||||
// 硬貨 i を選ばない場合と選ぶ場合の小さい方
|
||||
dp[i][a] = @min(dp[i - 1][a], dp[i][a - @as(usize, @intCast(coins[i - 1]))] + 1);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
if (dp[n][amt] != max) {
|
||||
return @intCast(dp[n][amt]);
|
||||
} else {
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// コイン交換:空間最適化後の動的計画法
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||||
fn coinChangeDPComp(comptime coins: []i32, comptime amt: usize) i32 {
|
||||
comptime var n = coins.len;
|
||||
comptime var max = amt + 1;
|
||||
// dp テーブルを初期化
|
||||
var dp = [_]i32{0} ** (amt + 1);
|
||||
@memset(&dp, max);
|
||||
dp[0] = 0;
|
||||
// 状態遷移
|
||||
for (1..n + 1) |i| {
|
||||
for (1..amt + 1) |a| {
|
||||
if (coins[i - 1] > @as(i32, @intCast(a))) {
|
||||
// 目標金額を超えるなら硬貨 i は選ばない
|
||||
dp[a] = dp[a];
|
||||
} else {
|
||||
// 硬貨 i を選ばない場合と選ぶ場合の小さい方
|
||||
dp[a] = @min(dp[a], dp[a - @as(usize, @intCast(coins[i - 1]))] + 1);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
if (dp[amt] != max) {
|
||||
return @intCast(dp[amt]);
|
||||
} else {
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Driver Code
|
||||
pub fn main() !void {
|
||||
comptime var coins = [_]i32{ 1, 2, 5 };
|
||||
comptime var amt: usize = 4;
|
||||
|
||||
// 動的計画法
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||||
var res = coinChangeDP(&coins, amt);
|
||||
std.debug.print("目標金額にするために必要な最小の硬貨枚数は {}\n", .{res});
|
||||
|
||||
// 空間最適化後の動的計画法
|
||||
res = coinChangeDPComp(&coins, amt);
|
||||
std.debug.print("目標金額にするために必要な最小の硬貨枚数は {}\n", .{res});
|
||||
|
||||
_ = try std.io.getStdIn().reader().readByte();
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,66 @@
|
||||
// File: coin_change_ii.zig
|
||||
// Created Time: 2023-07-15
|
||||
// Author: codingonion (coderonion@gmail.com)
|
||||
|
||||
const std = @import("std");
|
||||
|
||||
// コイン両替 II:動的計画法
|
||||
fn coinChangeIIDP(comptime coins: []i32, comptime amt: usize) i32 {
|
||||
comptime var n = coins.len;
|
||||
// dp テーブルを初期化
|
||||
var dp = [_][amt + 1]i32{[_]i32{0} ** (amt + 1)} ** (n + 1);
|
||||
// 先頭列を初期化する
|
||||
for (0..n + 1) |i| {
|
||||
dp[i][0] = 1;
|
||||
}
|
||||
// 状態遷移
|
||||
for (1..n + 1) |i| {
|
||||
for (1..amt + 1) |a| {
|
||||
if (coins[i - 1] > @as(i32, @intCast(a))) {
|
||||
// 目標金額を超えるなら硬貨 i は選ばない
|
||||
dp[i][a] = dp[i - 1][a];
|
||||
} else {
|
||||
// 硬貨 i を選ばない場合と選ぶ場合の小さい方
|
||||
dp[i][a] = dp[i - 1][a] + dp[i][a - @as(usize, @intCast(coins[i - 1]))];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[n][amt];
|
||||
}
|
||||
|
||||
// コイン両替 II:空間最適化した動的計画法
|
||||
fn coinChangeIIDPComp(comptime coins: []i32, comptime amt: usize) i32 {
|
||||
comptime var n = coins.len;
|
||||
// dp テーブルを初期化
|
||||
var dp = [_]i32{0} ** (amt + 1);
|
||||
dp[0] = 1;
|
||||
// 状態遷移
|
||||
for (1..n + 1) |i| {
|
||||
for (1..amt + 1) |a| {
|
||||
if (coins[i - 1] > @as(i32, @intCast(a))) {
|
||||
// 目標金額を超えるなら硬貨 i は選ばない
|
||||
dp[a] = dp[a];
|
||||
} else {
|
||||
// 硬貨 i を選ばない場合と選ぶ場合の小さい方
|
||||
dp[a] = dp[a] + dp[a - @as(usize, @intCast(coins[i - 1]))];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[amt];
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Driver Code
|
||||
pub fn main() !void {
|
||||
comptime var coins = [_]i32{ 1, 2, 5 };
|
||||
comptime var amt: usize = 5;
|
||||
|
||||
// 動的計画法
|
||||
var res = coinChangeIIDP(&coins, amt);
|
||||
std.debug.print("目標金額を作る硬貨の組合せ数は {}\n", .{res});
|
||||
|
||||
// 空間最適化後の動的計画法
|
||||
res = coinChangeIIDPComp(&coins, amt);
|
||||
std.debug.print("目標金額を作る硬貨の組合せ数は {}\n", .{res});
|
||||
|
||||
_ = try std.io.getStdIn().reader().readByte();
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,146 @@
|
||||
// File: edit_distance.zig
|
||||
// Created Time: 2023-07-15
|
||||
// Author: codingonion (coderonion@gmail.com)
|
||||
|
||||
const std = @import("std");
|
||||
|
||||
// 編集距離:総当たり探索
|
||||
fn editDistanceDFS(comptime s: []const u8, comptime t: []const u8, i: usize, j: usize) i32 {
|
||||
// s と t がともに空なら 0 を返す
|
||||
if (i == 0 and j == 0) {
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
// s が空なら t の長さを返す
|
||||
if (i == 0) {
|
||||
return @intCast(j);
|
||||
}
|
||||
// t が空なら s の長さを返す
|
||||
if (j == 0) {
|
||||
return @intCast(i);
|
||||
}
|
||||
// 2 つの文字が等しければ、その 2 文字をそのままスキップする
|
||||
if (s[i - 1] == t[j - 1]) {
|
||||
return editDistanceDFS(s, t, i - 1, j - 1);
|
||||
}
|
||||
// 最小編集回数 = 挿入・削除・置換の 3 操作における最小編集回数 + 1
|
||||
var insert = editDistanceDFS(s, t, i, j - 1);
|
||||
var delete = editDistanceDFS(s, t, i - 1, j);
|
||||
var replace = editDistanceDFS(s, t, i - 1, j - 1);
|
||||
// 最小編集回数を返す
|
||||
return @min(@min(insert, delete), replace) + 1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 編集距離:メモ化探索
|
||||
fn editDistanceDFSMem(comptime s: []const u8, comptime t: []const u8, mem: anytype, i: usize, j: usize) i32 {
|
||||
// s と t がともに空なら 0 を返す
|
||||
if (i == 0 and j == 0) {
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
// s が空なら t の長さを返す
|
||||
if (i == 0) {
|
||||
return @intCast(j);
|
||||
}
|
||||
// t が空なら s の長さを返す
|
||||
if (j == 0) {
|
||||
return @intCast(i);
|
||||
}
|
||||
// 記録済みなら、それをそのまま返す
|
||||
if (mem[i][j] != -1) {
|
||||
return mem[i][j];
|
||||
}
|
||||
// 2 つの文字が等しければ、その 2 文字をそのままスキップする
|
||||
if (s[i - 1] == t[j - 1]) {
|
||||
return editDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j - 1);
|
||||
}
|
||||
// 最小編集回数 = 挿入・削除・置換の 3 操作における最小編集回数 + 1
|
||||
var insert = editDistanceDFSMem(s, t, mem, i, j - 1);
|
||||
var delete = editDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j);
|
||||
var replace = editDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j - 1);
|
||||
// 最小編集回数を記録して返す
|
||||
mem[i][j] = @min(@min(insert, delete), replace) + 1;
|
||||
return mem[i][j];
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 編集距離:動的計画法
|
||||
fn editDistanceDP(comptime s: []const u8, comptime t: []const u8) i32 {
|
||||
comptime var n = s.len;
|
||||
comptime var m = t.len;
|
||||
var dp = [_][m + 1]i32{[_]i32{0} ** (m + 1)} ** (n + 1);
|
||||
// 状態遷移:先頭行と先頭列
|
||||
for (1..n + 1) |i| {
|
||||
dp[i][0] = @intCast(i);
|
||||
}
|
||||
for (1..m + 1) |j| {
|
||||
dp[0][j] = @intCast(j);
|
||||
}
|
||||
// 状態遷移: 残りの行と列
|
||||
for (1..n + 1) |i| {
|
||||
for (1..m + 1) |j| {
|
||||
if (s[i - 1] == t[j - 1]) {
|
||||
// 2 つの文字が等しければ、その 2 文字をそのままスキップする
|
||||
dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1];
|
||||
} else {
|
||||
// 最小編集回数 = 挿入・削除・置換の 3 操作における最小編集回数 + 1
|
||||
dp[i][j] = @min(@min(dp[i][j - 1], dp[i - 1][j]), dp[i - 1][j - 1]) + 1;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[n][m];
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 編集距離:空間最適化した動的計画法
|
||||
fn editDistanceDPComp(comptime s: []const u8, comptime t: []const u8) i32 {
|
||||
comptime var n = s.len;
|
||||
comptime var m = t.len;
|
||||
var dp = [_]i32{0} ** (m + 1);
|
||||
// 状態遷移:先頭行
|
||||
for (1..m + 1) |j| {
|
||||
dp[j] = @intCast(j);
|
||||
}
|
||||
// 状態遷移:残りの行
|
||||
for (1..n + 1) |i| {
|
||||
// 状態遷移:先頭列
|
||||
var leftup = dp[0]; // dp[i-1, j-1] を一時保存する
|
||||
dp[0] = @intCast(i);
|
||||
// 状態遷移:残りの列
|
||||
for (1..m + 1) |j| {
|
||||
var temp = dp[j];
|
||||
if (s[i - 1] == t[j - 1]) {
|
||||
// 2 つの文字が等しければ、その 2 文字をそのままスキップする
|
||||
dp[j] = leftup;
|
||||
} else {
|
||||
// 最小編集回数 = 挿入・削除・置換の 3 操作における最小編集回数 + 1
|
||||
dp[j] = @min(@min(dp[j - 1], dp[j]), leftup) + 1;
|
||||
}
|
||||
leftup = temp; // 次の反復の dp[i-1, j-1] に更新する
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[m];
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Driver Code
|
||||
pub fn main() !void {
|
||||
const s = "bag";
|
||||
const t = "pack";
|
||||
comptime var n = s.len;
|
||||
comptime var m = t.len;
|
||||
|
||||
// 全探索
|
||||
var res = editDistanceDFS(s, t, n, m);
|
||||
std.debug.print("{s} を {s} に変更するには最小で {} 回の編集が必要です\n", .{ s, t, res });
|
||||
|
||||
// メモ化探索
|
||||
var mem = [_][m + 1]i32{[_]i32{-1} ** (m + 1)} ** (n + 1);
|
||||
res = editDistanceDFSMem(s, t, @constCast(&mem), n, m);
|
||||
std.debug.print("{s} を {s} に変更するには最小で {} 回の編集が必要です\n", .{ s, t, res });
|
||||
|
||||
// 動的計画法
|
||||
res = editDistanceDP(s, t);
|
||||
std.debug.print("{s} を {s} に変更するには最小で {} 回の編集が必要です\n", .{ s, t, res });
|
||||
|
||||
// 空間最適化後の動的計画法
|
||||
res = editDistanceDPComp(s, t);
|
||||
std.debug.print("{s} を {s} に変更するには最小で {} 回の編集が必要です\n", .{ s, t, res });
|
||||
|
||||
_ = try std.io.getStdIn().reader().readByte();
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,110 @@
|
||||
// File: knapsack.zig
|
||||
// Created Time: 2023-07-15
|
||||
// Author: codingonion (coderonion@gmail.com)
|
||||
|
||||
const std = @import("std");
|
||||
|
||||
// 0-1 ナップサック:総当たり探索
|
||||
fn knapsackDFS(wgt: []i32, val: []i32, i: usize, c: usize) i32 {
|
||||
// すべての品物を選び終えたか、ナップサックに残り容量がなければ、価値 0 を返す
|
||||
if (i == 0 or c == 0) {
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
// ナップサック容量を超える場合は、入れない選択しかできない
|
||||
if (wgt[i - 1] > c) {
|
||||
return knapsackDFS(wgt, val, i - 1, c);
|
||||
}
|
||||
// 品物 i を入れない場合と入れる場合の最大価値を計算する
|
||||
var no = knapsackDFS(wgt, val, i - 1, c);
|
||||
var yes = knapsackDFS(wgt, val, i - 1, c - @as(usize, @intCast(wgt[i - 1]))) + val[i - 1];
|
||||
// 2つの案のうち価値が大きいほうを返す
|
||||
return @max(no, yes);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 0-1 ナップサック:メモ化探索
|
||||
fn knapsackDFSMem(wgt: []i32, val: []i32, mem: anytype, i: usize, c: usize) i32 {
|
||||
// すべての品物を選び終えたか、ナップサックに残り容量がなければ、価値 0 を返す
|
||||
if (i == 0 or c == 0) {
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
// 既に記録があればそのまま返す
|
||||
if (mem[i][c] != -1) {
|
||||
return mem[i][c];
|
||||
}
|
||||
// ナップサック容量を超える場合は、入れない選択しかできない
|
||||
if (wgt[i - 1] > c) {
|
||||
return knapsackDFSMem(wgt, val, mem, i - 1, c);
|
||||
}
|
||||
// 品物 i を入れない場合と入れる場合の最大価値を計算する
|
||||
var no = knapsackDFSMem(wgt, val, mem, i - 1, c);
|
||||
var yes = knapsackDFSMem(wgt, val, mem, i - 1, c - @as(usize, @intCast(wgt[i - 1]))) + val[i - 1];
|
||||
// 2 つの案のうち価値が大きい方を記録して返す
|
||||
mem[i][c] = @max(no, yes);
|
||||
return mem[i][c];
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 0-1 ナップサック:動的計画法
|
||||
fn knapsackDP(comptime wgt: []i32, val: []i32, comptime cap: usize) i32 {
|
||||
comptime var n = wgt.len;
|
||||
// dp テーブルを初期化
|
||||
var dp = [_][cap + 1]i32{[_]i32{0} ** (cap + 1)} ** (n + 1);
|
||||
// 状態遷移
|
||||
for (1..n + 1) |i| {
|
||||
for (1..cap + 1) |c| {
|
||||
if (wgt[i - 1] > c) {
|
||||
// ナップサック容量を超えるなら品物 i は選ばない
|
||||
dp[i][c] = dp[i - 1][c];
|
||||
} else {
|
||||
// 品物 i を選ばない場合と選ぶ場合の大きい方
|
||||
dp[i][c] = @max(dp[i - 1][c], dp[i - 1][c - @as(usize, @intCast(wgt[i - 1]))] + val[i - 1]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[n][cap];
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 0-1 ナップサック:空間最適化後の動的計画法
|
||||
fn knapsackDPComp(wgt: []i32, val: []i32, comptime cap: usize) i32 {
|
||||
var n = wgt.len;
|
||||
// dp テーブルを初期化
|
||||
var dp = [_]i32{0} ** (cap + 1);
|
||||
// 状態遷移
|
||||
for (1..n + 1) |i| {
|
||||
// 逆順に走査する
|
||||
var c = cap;
|
||||
while (c > 0) : (c -= 1) {
|
||||
if (wgt[i - 1] < c) {
|
||||
// 品物 i を選ばない場合と選ぶ場合の大きい方
|
||||
dp[c] = @max(dp[c], dp[c - @as(usize, @intCast(wgt[i - 1]))] + val[i - 1]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[cap];
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Driver Code
|
||||
pub fn main() !void {
|
||||
comptime var wgt = [_]i32{ 10, 20, 30, 40, 50 };
|
||||
comptime var val = [_]i32{ 50, 120, 150, 210, 240 };
|
||||
comptime var cap = 50;
|
||||
comptime var n = wgt.len;
|
||||
|
||||
// 全探索
|
||||
var res = knapsackDFS(&wgt, &val, n, cap);
|
||||
std.debug.print("ナップサック容量を超えない最大価値は {}\n", .{res});
|
||||
|
||||
// メモ化探索
|
||||
var mem = [_][cap + 1]i32{[_]i32{-1} ** (cap + 1)} ** (n + 1);
|
||||
res = knapsackDFSMem(&wgt, &val, @constCast(&mem), n, cap);
|
||||
std.debug.print("ナップサック容量を超えない最大価値は {}\n", .{res});
|
||||
|
||||
// 動的計画法
|
||||
res = knapsackDP(&wgt, &val, cap);
|
||||
std.debug.print("ナップサック容量を超えない最大価値は {}\n", .{res});
|
||||
|
||||
// 空間最適化後の動的計画法
|
||||
res = knapsackDPComp(&wgt, &val, cap);
|
||||
std.debug.print("ナップサック容量を超えない最大価値は {}\n", .{res});
|
||||
|
||||
_ = try std.io.getStdIn().reader().readByte();
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,54 @@
|
||||
// File: min_cost_climbing_stairs_dp.zig
|
||||
// Created Time: 2023-07-15
|
||||
// Author: codingonion (coderonion@gmail.com)
|
||||
|
||||
const std = @import("std");
|
||||
|
||||
// 階段登りの最小コスト:動的計画法
|
||||
fn minCostClimbingStairsDP(comptime cost: []i32) i32 {
|
||||
comptime var n = cost.len - 1;
|
||||
if (n == 1 or n == 2) {
|
||||
return cost[n];
|
||||
}
|
||||
// 部分問題の解を保存するために dp テーブルを初期化
|
||||
var dp = [_]i32{-1} ** (n + 1);
|
||||
// 初期状態:最小部分問題の解をあらかじめ設定
|
||||
dp[1] = cost[1];
|
||||
dp[2] = cost[2];
|
||||
// 状態遷移:小さい部分問題から大きい部分問題へ順に解く
|
||||
for (3..n + 1) |i| {
|
||||
dp[i] = @min(dp[i - 1], dp[i - 2]) + cost[i];
|
||||
}
|
||||
return dp[n];
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 階段昇りの最小コスト:空間最適化後の動的計画法
|
||||
fn minCostClimbingStairsDPComp(cost: []i32) i32 {
|
||||
var n = cost.len - 1;
|
||||
if (n == 1 or n == 2) {
|
||||
return cost[n];
|
||||
}
|
||||
var a = cost[1];
|
||||
var b = cost[2];
|
||||
// 状態遷移:小さい部分問題から大きい部分問題へ順に解く
|
||||
for (3..n + 1) |i| {
|
||||
var tmp = b;
|
||||
b = @min(a, tmp) + cost[i];
|
||||
a = tmp;
|
||||
}
|
||||
return b;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Driver Code
|
||||
pub fn main() !void {
|
||||
comptime var cost = [_]i32{ 0, 1, 10, 1, 1, 1, 10, 1, 1, 10, 1 };
|
||||
std.debug.print("入力された階段のコストのリストは {any}\n", .{cost});
|
||||
|
||||
var res = minCostClimbingStairsDP(&cost);
|
||||
std.debug.print("入力された階段のコストのリストは {}\n", .{res});
|
||||
|
||||
res = minCostClimbingStairsDPComp(&cost);
|
||||
std.debug.print("入力された階段のコストのリストは {}\n", .{res});
|
||||
|
||||
_ = try std.io.getStdIn().reader().readByte();
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,122 @@
|
||||
// File: min_path_sum.zig
|
||||
// Created Time: 2023-07-15
|
||||
// Author: codingonion (coderonion@gmail.com)
|
||||
|
||||
const std = @import("std");
|
||||
|
||||
// 最小経路和:全探索
|
||||
fn minPathSumDFS(grid: anytype, i: i32, j: i32) i32 {
|
||||
// 左上のセルなら探索を終了する
|
||||
if (i == 0 and j == 0) {
|
||||
return grid[0][0];
|
||||
}
|
||||
// 行または列のインデックスが範囲外なら、コスト +∞ を返す
|
||||
if (i < 0 or j < 0) {
|
||||
return std.math.maxInt(i32);
|
||||
}
|
||||
// 左上から (i-1, j) および (i, j-1) までの最小経路コストを計算する
|
||||
var up = minPathSumDFS(grid, i - 1, j);
|
||||
var left = minPathSumDFS(grid, i, j - 1);
|
||||
// 左上隅から (i, j) までの最小経路コストを返す
|
||||
return @min(left, up) + grid[@as(usize, @intCast(i))][@as(usize, @intCast(j))];
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 最小経路和:メモ化探索
|
||||
fn minPathSumDFSMem(grid: anytype, mem: anytype, i: i32, j: i32) i32 {
|
||||
// 左上のセルなら探索を終了する
|
||||
if (i == 0 and j == 0) {
|
||||
return grid[0][0];
|
||||
}
|
||||
// 行または列のインデックスが範囲外なら、コスト +∞ を返す
|
||||
if (i < 0 or j < 0) {
|
||||
return std.math.maxInt(i32);
|
||||
}
|
||||
// 既に記録があればそのまま返す
|
||||
if (mem[@as(usize, @intCast(i))][@as(usize, @intCast(j))] != -1) {
|
||||
return mem[@as(usize, @intCast(i))][@as(usize, @intCast(j))];
|
||||
}
|
||||
// 左上から (i-1, j) および (i, j-1) までの最小経路コストを計算する
|
||||
var up = minPathSumDFSMem(grid, mem, i - 1, j);
|
||||
var left = minPathSumDFSMem(grid, mem, i, j - 1);
|
||||
// 左上隅から (i, j) までの最小経路コストを返す
|
||||
// 左上隅から (i, j) までの最小経路コストを記録して返す
|
||||
mem[@as(usize, @intCast(i))][@as(usize, @intCast(j))] = @min(left, up) + grid[@as(usize, @intCast(i))][@as(usize, @intCast(j))];
|
||||
return mem[@as(usize, @intCast(i))][@as(usize, @intCast(j))];
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 最小経路和:動的計画法
|
||||
fn minPathSumDP(comptime grid: anytype) i32 {
|
||||
comptime var n = grid.len;
|
||||
comptime var m = grid[0].len;
|
||||
// dp テーブルを初期化
|
||||
var dp = [_][m]i32{[_]i32{0} ** m} ** n;
|
||||
dp[0][0] = grid[0][0];
|
||||
// 状態遷移:先頭行
|
||||
for (1..m) |j| {
|
||||
dp[0][j] = dp[0][j - 1] + grid[0][j];
|
||||
}
|
||||
// 状態遷移:先頭列
|
||||
for (1..n) |i| {
|
||||
dp[i][0] = dp[i - 1][0] + grid[i][0];
|
||||
}
|
||||
// 状態遷移: 残りの行と列
|
||||
for (1..n) |i| {
|
||||
for (1..m) |j| {
|
||||
dp[i][j] = @min(dp[i][j - 1], dp[i - 1][j]) + grid[i][j];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[n - 1][m - 1];
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 最小経路和:空間最適化後の動的計画法
|
||||
fn minPathSumDPComp(comptime grid: anytype) i32 {
|
||||
comptime var n = grid.len;
|
||||
comptime var m = grid[0].len;
|
||||
// dp テーブルを初期化
|
||||
var dp = [_]i32{0} ** m;
|
||||
// 状態遷移:先頭行
|
||||
dp[0] = grid[0][0];
|
||||
for (1..m) |j| {
|
||||
dp[j] = dp[j - 1] + grid[0][j];
|
||||
}
|
||||
// 状態遷移:残りの行
|
||||
for (1..n) |i| {
|
||||
// 状態遷移:先頭列
|
||||
dp[0] = dp[0] + grid[i][0];
|
||||
for (1..m) |j| {
|
||||
dp[j] = @min(dp[j - 1], dp[j]) + grid[i][j];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[m - 1];
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Driver Code
|
||||
pub fn main() !void {
|
||||
comptime var grid = [_][4]i32{
|
||||
[_]i32{ 1, 3, 1, 5 },
|
||||
[_]i32{ 2, 2, 4, 2 },
|
||||
[_]i32{ 5, 3, 2, 1 },
|
||||
[_]i32{ 4, 3, 5, 2 },
|
||||
};
|
||||
comptime var n = grid.len;
|
||||
comptime var m = grid[0].len;
|
||||
|
||||
// 全探索
|
||||
var res = minPathSumDFS(&grid, n - 1, m - 1);
|
||||
std.debug.print("左上から右下までの最小経路和は {}\n", .{res});
|
||||
|
||||
// メモ化探索
|
||||
var mem = [_][m]i32{[_]i32{-1} ** m} ** n;
|
||||
res = minPathSumDFSMem(&grid, &mem, n - 1, m - 1);
|
||||
std.debug.print("左上から右下までの最小経路和は {}\n", .{res});
|
||||
|
||||
// 動的計画法
|
||||
res = minPathSumDP(&grid);
|
||||
std.debug.print("左上から右下までの最小経路和は {}\n", .{res});
|
||||
|
||||
// 空間最適化後の動的計画法
|
||||
res = minPathSumDPComp(&grid);
|
||||
std.debug.print("左上から右下までの最小経路和は {}\n", .{res});
|
||||
|
||||
_ = try std.io.getStdIn().reader().readByte();
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,62 @@
|
||||
// File: unbounded_knapsack.zig
|
||||
// Created Time: 2023-07-15
|
||||
// Author: codingonion (coderonion@gmail.com)
|
||||
|
||||
const std = @import("std");
|
||||
|
||||
// 完全ナップサック問題:動的計画法
|
||||
fn unboundedKnapsackDP(comptime wgt: []i32, val: []i32, comptime cap: usize) i32 {
|
||||
comptime var n = wgt.len;
|
||||
// dp テーブルを初期化
|
||||
var dp = [_][cap + 1]i32{[_]i32{0} ** (cap + 1)} ** (n + 1);
|
||||
// 状態遷移
|
||||
for (1..n + 1) |i| {
|
||||
for (1..cap + 1) |c| {
|
||||
if (wgt[i - 1] > c) {
|
||||
// ナップサック容量を超えるなら品物 i は選ばない
|
||||
dp[i][c] = dp[i - 1][c];
|
||||
} else {
|
||||
// 品物 i を選ばない場合と選ぶ場合の大きい方
|
||||
dp[i][c] = @max(dp[i - 1][c], dp[i][c - @as(usize, @intCast(wgt[i - 1]))] + val[i - 1]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[n][cap];
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 完全ナップサック問題:空間最適化後の動的計画法
|
||||
fn unboundedKnapsackDPComp(comptime wgt: []i32, val: []i32, comptime cap: usize) i32 {
|
||||
comptime var n = wgt.len;
|
||||
// dp テーブルを初期化
|
||||
var dp = [_]i32{0} ** (cap + 1);
|
||||
// 状態遷移
|
||||
for (1..n + 1) |i| {
|
||||
for (1..cap + 1) |c| {
|
||||
if (wgt[i - 1] > c) {
|
||||
// ナップサック容量を超えるなら品物 i は選ばない
|
||||
dp[c] = dp[c];
|
||||
} else {
|
||||
// 品物 i を選ばない場合と選ぶ場合の大きい方
|
||||
dp[c] = @max(dp[c], dp[c - @as(usize, @intCast(wgt[i - 1]))] + val[i - 1]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[cap];
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Driver Code
|
||||
pub fn main() !void {
|
||||
comptime var wgt = [_]i32{ 1, 2, 3 };
|
||||
comptime var val = [_]i32{ 5, 11, 15 };
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comptime var cap = 4;
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// 動的計画法
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var res = unboundedKnapsackDP(&wgt, &val, cap);
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std.debug.print("ナップサック容量を超えない最大価値は {}\n", .{res});
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// 空間最適化後の動的計画法
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res = unboundedKnapsackDPComp(&wgt, &val, cap);
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std.debug.print("ナップサック容量を超えない最大価値は {}\n", .{res});
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_ = try std.io.getStdIn().reader().readByte();
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}
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