dfs记忆化搜索,动态规划

news2024/12/23 2:01:08

动态规划概念：

给定一个问题，将其拆成一个个子问题，直到子问题可以直接解决。然后把子问题的答案保存起来，以减少重复计算。再根据子问题的答案反推，得出原问题解。

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运行时间长的原因：

重复大量计算

以5个台阶为例：

正确做法：记录台阶已有的方案，比如用mem[]数组记录

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>
using namespace std;
const int N=30;
int n;
string words[N];//存单词
int used[N];//记录每个单词的使用次数
int g[N][N];//f[i][j] 存第i个单词能否接到第j个单词后面,存储相同子串长度
int res=0;
int mem[N];
int dfs(int x)//x代表遍历到的单词
{

if(mem[x])return mem[x];//如果以计算好直接返回
int sum=0;
if(x==1)
sum=1;
else if(x==2)//用else if
sum=2;
else sum=dfs(x-1)+dfs(x-2);
mem[x]=sum;//没有计算好则需要更新
return sum;
}
int main()
{
scanf("%d",&n);
int res=dfs(n);
printf("%d\n",res);
return 0;
}

递推算法dp：

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>
using namespace std;
const int N=30;
int n;
int res=0;
int mem[N];
int main()
{
scanf("%d",&n);
mem[1]=1;
mem[2]=2;
if(n==1||n==2)
printf("%d",mem[n]);
for(int i=3;i<=n;i++)
{
mem[i]=mem[i-1]+mem[i-2];
}
printf("%d\n",mem[n]);
return 0;
}

进一步优化空间：

int newf=0,tmp1=1,tmp=2;

for(int i=3;i<=n;i++)

{

newf=tmp1+tmp2;

tmp1=tmp2;

tmp2=newf;}

记忆化搜索=暴力dfs+记录答案

递推的公式=dfs向下递归的公式

递推数组的初始值=递归的边界

acw1049

暴力搜索，分析图：

思路：最后一家店x只有两个可能，被选或者不被选，因为要尽可能的累加数值，所以被选的情况是一直累加到x-2,不被选的情况是只累加到x-1便结束

用home[N]数组保存已经选择的店家。

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>
using namespace std;
const int N=30;
int n,k;
int res=0;
int mem[N];
int dfs(int x)//当前遍历到哪个店家
{
if(x>n)return 0;//dfs(5),dfs(6)都等于0，最终是可以组合的n个数字相加取最大值
else
return max(dfs(x+1),dfs(x+2)+mem[x]);//没被选择则是下一个数字，被选中则是隔一个数字
}
int main()
{
scanf("%d",&k);
while(k--)//循环输入k组数据
{
scanf("%d",&n);
for(int i=1;i<=n;i++)//位置是从1开始
{
scanf("%d",&mem[i]);//输入n个数字
}
int sum=dfs(1);
printf("%d\n",sum);
}

return 0;
}

动态规划思路：存储已知方案

注意：方案数组每次遍历完成后需要初始化

拓展：memset()函数

void *memset(void *s, int ch,size_tn);

函数解释：将s中当前位置后面的n个字节（typedef unsigned int size_t ）用 ch 替换并返回 s 。

memset：作用是在一段内存块中填充某个给定的值，它是对较大的结构体或数组进行清零操作的一种最快方法[1]。

memset()函数原型是extern void *memset(void *buffer, int c, int count) buffer：为指针或是数组,c：是赋给buffer的值,count：是buffer的长度。

此处可以采用memset(mem,0,sizeof mem);对数组清0

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>
using namespace std;
const int N=30;
int n,k;

int mem[N];
int s[N];//记录走到当前位置的财富总和
int dfs(int x)//当前遍历到哪个店家
{int sum=0;
if(s[x]) return s[x];
if(x>n) sum=0;
else
sum=max(dfs(x+1),dfs(x+2)+mem[x]);//没被选择则是下一个数字，被选中则是隔一个数字
//sum不是累加，而是更新，所以不需要清0
s[x]=sum;//记录数据，需要更新
return sum;
}
int main()
{
scanf("%d",&k);
while(k--)//循环输入k组数据
{
scanf("%d",&n);
for(int i=1;i<=n;i++)//位置是从1开始
{
scanf("%d",&mem[i]);//输入n个数字
}
memset(s,0,sizeof s);//更新数组
int res=dfs(1);
printf("%d\n",res);
}
return 0;
}

s[i]存储的是：从i店铺开始能够获取的最大价值

要实现记忆化搜索，dfs的参数就要尽可能的少，不应该把没有影响边界的参数放进来。

递推算法dp：

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>
using namespace std;
const int N=30;
int n,k;
int F1[N];
int mem[N];
int s[N];//记录走到当前位置的财富总和
int main()
{
scanf("%d",&k);
while(k--)//循环输入k组数据
{
scanf("%d",&n);
for(int i=1;i<=n;i++)//位置是从1开始
{
scanf("%d",&mem[i]);//输入n个数字
}
memset(s,0,sizeof s);//更新数组
for(int i=n;i>=1;i--)//递推是由下往上，从f[4]=0开始递推
{
if(i>n)
F1[i]=0;
else
F1[i]=max(F1[i+1],F1[i+2]+mem[i]);
}
printf("%d\n",F1[1]);
}
return 0;
}

做法是1~n探查，递推返回则从n回到1

想用1-n做递推，则需要从n开始枚举

F1[i]=max(F1[i-1]，F1[i-2]+mem[i]);//当i为1，2时数组下标出现负数，下标同时加2得：

F1[i+2]=max(F1[i+1，F1[i]+mem[i]);

空间优化：

for(int i=1;i<n=;i++)

{newf=max(tmp1,tmp2+mem[i]);

tmp2=tmp1;

tmp1=newf;

}