动态规划初步 刘汝佳字数 数字三角形

Posted 2021-01-18 seamusopen

有一个由非负整数组成的三角形,第一行只有一个数,除了最下行之外每个数左下方和右下方各有一个数 如图所示

 

从第一行的数开始,每次可以往左下或右下走一格,直到走到最下行,把沿途经过的数全部加起来,如何走才能使得这个和最大?

分析:

一看到题目我们很自然的可以想到用回溯法(DFS)做,即每次都选择靠左的格子走,走到头后再回溯选择靠右的格子,按<左,右>的顺序遍历完所有的路径

代码如下:

#include<iostream>
using namespace std;

int a[11] = {0,29,9,5,12,7,26,6,14,15,8};//假设有四层
int max = -1, sum = 0;
int shuzi(int i, int j)//计算第i层第j个的数字在a数组的第几个
{
    int x = 0;
    for (int l = 1; l <= i - 1; l++)
    {
        x += l;
    }
    x += j;
    return x;
}
int dfs(int i, int j)
{
    if (i==5)
    {
        if (sum > max)
            max = sum;
        return 0;
    }
    sum += a[shuzi(i, j)];
    dfs(i + 1, j);
    dfs(i + 1, j + 1);
    sum -= a[shuzi(i, j)];
    return 0;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
    dfs(1, 1);
    cout << max<<endl;
    return 0;
}

时间复杂度是2^n,指数级的,n一旦大了就会超时

所以用状态转移方程来发现每项的依赖项

方程如下:

d(i,j)=a(i,j)+max{d(i+1,j),d(i+1,j+1)};

代码如下:

#include<iostream>
using namespace std;

int a[20] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,12,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
int max(int a, int b)
{
    return a > b ? a : b;
}
int shuzhi(int i, int j)
{
    int x = 0;
    for (int l = 1; l <= i - 1; l++)
    {
        x += l;
    }
    x += j;
    return x;
}
int solve(int i, int j)
{
    int x=shuzhi(i, j);
    return a[x]+(i==4?0:max(solve(i+1,j),solve(i+1,j+1)));
    
}
int main(int argc, char* argv[])
{
    cout << solve(1, 1)<<endl;
    return 0;
}

已经知道了每项的依赖项,就可以避免重复计算

#include<iostream>
using namespace std;

int a[20] = {0,13,11,8,12,7,26,6,14,15,8};
int dp[10][10] = { {0,0} };
int max(int a, int b)
{
    return a > b ? a : b;
}
int shuzi(int i, int j)
{
    int x = 0;
    for (int l = 1; l <= i - 1; l++)
    {
        x += l;
    }
    x += j;
    return x;
}
int solve(int i, int j)
{
    for (int k = 1; k <= 4; k++)
        dp[4][k] = a[shuzi(4, k)];
    for (int k = 3; k >= 1; k--)
        for (int l = 1; l <= k; l++)
            dp[k][l] = a[shuzi(k, l)]+ max(dp[k + 1][l], dp[k + 1][l + 1]);
    return dp[i][j];
}
int main(int argc, char* argv[])
{
    cout << solve(1, 1) << endl;
    return 0;
}

简化版:

#include<iostream>
using namespace std;

int a[20] = { 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int dp[10][10] = { { 0,0 } };
int max(int a, int b)
{
    return a > b ? a : b;
}
int shuzi(int i, int j)
{
    int x = 0;
    for (int l = 1; l <= i - 1; l++)
    {
        x += l;
    }
    x += j;
    return x;
}
int solve(int i, int j)
{
    if (dp[i][j] >= 0) return dp[i][j];
    return a[shuzi(i, j)] + (i==4?0:max(solve(i+1,j), solve(i + 1, j+1)));

}
int main(int argc, char* argv[])
{
    memset(dp, -1, sizeof(dp));
    cout << solve(1, 1) << endl;
    return 0;
}