100个动态规划方程
100个动规方程 1. 资源问题1-----机器分配问题 F[I,j]:=max(f[i-1,k]+w[i,j-k]) 2. 资源问题2------01背包问题 F[I,j]:=max(f[i-1,j-v]+w,f[i-1,j]); 3. 线性动态规划1-----朴素最长非降子序列 F:=max{f[j]+1} 4. 剖分问题1-----石子合并 F[i,j]:=min(f[i,k]+f[k+1,j]+sum[i,j]); 5. 剖分问题2-----多边形剖分 F[I,j]:=min(f[i,k]+f[k,j]+a[k]*a[j]*a); 6. 剖分问题3------乘积最大 f[i,j]:=max(f[k,j-1]*mult[k,i]); 7. 资源问题3-----系统可靠性(完全背包) F[i,j]:=max{f[i-1,j-c*k]*P[I,x]} 8. 贪心的动态规划1-----快餐问题 F[i,j,k]:=max{f[i-1,j',k']+(T-(j-j')*p1-(k-k')*p2) div p3} 9. 贪心的动态规划2----过河 f=min{{f(i-k)} (not stone) {f(i-k)}+1} (stone); +贪心压缩状态 10. 剖分问题4-----多边形-讨论的动态规划 F[i,j]:=max{正正 f[I,k]*f[k+1,j]; 负负 g[I,k]*f[k+1,j]; 正负 g[I,k]*f[k+1,j]; 负正 f[I,k]*g[k+1,j];} g 为min 11. 树型动态规划1-----加分二叉树 (从两侧到根结点模型) F[I,j]:=max{f[I,k-1]*f[k+1,j]+c[k]} 12. 树型动态规划2-----选课 (多叉树转二叉树,自顶向下模型) F[I,j]表示以i 为根节点选j 门功课得到的最大学分 f[i,j]:=max{f[t.l,k]+f[t.r,j-k-1]+c} 13. 计数问题1-----砝码称重 f[f[0]+1]=f[j]+k*w[j]; (1<=i<=n; 1<=j<=f[0]; 1<=k<=a;)
14. 递推天地1------核电站问题 f[-1]:=1; f[0]:=1; f:=2*f[i-1]-f[i-1-m] 15. 递推天地2------数的划分 f[i,j]:=f[i-j,j]+f[i-1,j-1]; 16. 最大子矩阵1-----一最大01子矩阵 f[i,j]:=min(f[i-1,j],v[i,j-1],v[i-1,j-1])+1; ans:=maxvalue(f); 17. 判定性问题1-----能否被4整除 g[1,0]:=true; g[1,1]:=false; g[1,2]:=false; g[1,3]:=false; g[i,j]:=g[i-1,k] and ((k+a[i,p]) mod 4 = j) 18. 判定性问题2-----能否被k 整除 f[I,j±n mod k]:=f[i-1,j]; -k<=j<=k; 1<=i<=n 20. 线型动态规划2-----方块消除游戏 f[i,i-1,0]:=0 f[i,j,k]:=max{f[i,j-1,0]+sqr(len(j)+k), f[i,p,k+len[j]]+f[p+1,j-1,0]} ans:=f[1,m,0] 21. 线型动态规划3-----最长公共子串，LCS 问题 f[i,j]={0(i=0)&(j=0); f[i-1,j-1]+1 (i>0,j>0,x=y[j]); max{f[i,j-1]+f[i-1,j]}} (i>0,j>0,x<>y[j]); 22. 最大子矩阵2-----最大带权01子矩阵O(n^2*m) 枚举行的起始，压缩进数列，求最大字段和，遇0则清零 23. 资源问题4-----装箱问题(判定性01背包) f[j]:=(f[j] or f[j-v]);
24. 数字三角形1-----朴素の数字三角形 f[i,j]:=max(f[i+1,j]+a[I,j],f[i+1,j+1]+a[i,j]);
25. 数字三角形2-----晴天小猪历险记之Hill 同一阶段上暴力动态规划
if[i,j]:=min(f[i,j-1],f[I,j+1],f[i-1,j],f[i-1,j-1])+a[i,j] 26. 双向动态规划1数字三角形3 -----小胖办证 f[i,j]:=max(f[i-1,j]+a[i,j],f[i,j-1]+a[i,j],f[i,j+1]+a[i,j])
27. 数字三角形4-----过河卒 //边界初始化 f[i,j]:=f[i-1,j]+f[i,j-1]; 28. 数字三角形5-----朴素的打砖块 f[i,j,k]:=max(f[i-1,j-k,p]+sum[i,k],f[i,j,k]); 29. 数字三角形6-----优化的打砖块 f[I,j,k]:=max{g[i-1,j-k,k-1]+sum[I,k]} 30. 线性动态规划3-----打鼹鼠’ f:=f[j]+1;(abs(x-x[j])+abs(y-y[j])<=t-t[j]) 31. 树形动态规划3-----贪吃的九头龙 32. 状态压缩动态规划1-----炮兵阵地 Max(f[Q*(r+1)+k],g[j]+num[k]) If (map and plan[k]=0) and ((plan[P] or plan[q]) and plan[k]=0) 33. 递推天地3-----情书抄写员 f:=f[i-1]+k*f[i-2] 34. 递推天地4-----错位排列 f:=(i-1)(f[i-2]+f[i-1]); f[n]:=n*f[n-1]+(-1)^(n-2); 35. 递推天地5-----直线分平面最大区域数 f[n]:=f[n-1]+n :=n*(n+1) div 2 + 1; 36. 递推天地6-----折线分平面最大区域数 f[n]:=(n-1)(2*n-1)+2*n; 37. 递推天地7-----封闭曲线分平面最大区域数 f[n]:=f[n-1]+2*(n-1) :=sqr(n)-n+2; 38 递推天地8-----凸多边形分三角形方法数 f[n]:=C(2*n-2,n-1) div n; 对于k 边形 f[k]:=C(2*k-4,k-2) div (k-1); //(k>=3) 39 递推天地9-----Catalan 数列一般形式 1,1,2,5,14,42,132 f[n]:=C(2k,k) div (k+1);
40 递推天地10-----彩灯布置
排列组合中的环形染色问题
f[n]:=f[n-1]*(m-2)+f[n-2]*(m-1); (f[1]:=m; f[2]:=m(m-1);
41 线性动态规划4-----找数
线性扫描
sum:=f+g[j];
(if sum=Aim then getout; if sum 42 线性动态规划5-----隐形的翅膀 min:=min{abs(w/w[j]-gold)}; if w/w[j] 43 剖分问题5-----最大奖励 f:=max(f,f[j]+(sum[j]-sum)*i-t 44 最短路1-----Floyd f[i,j]:=max(f[i,j],f[i,k]+f[k,j]); ans[q[i,j,k]]:=ans[q[i,j,k]]+s[i,q[i,j,k]]*s[q[i,j,k],j]/s[i,j]; 45 剖分问题6-----小H的小屋 F[l,m,n]:=f[l-x,m-1,n-k]+S(x,k); 46 计数问题2-----陨石的秘密（排列组合中的计数问题） Ans[l1,l2,l3,D]:=f[l1+1,l2,l3,D+1]-f[l1+1,l2,l3,D]; F[l1,l2,l3,D]:=Sigma(f[o,p,q,d-1]*f[l1-o,l2-p,l3-q,d]); 47 线性动态规划------合唱队形 两次F:=max{f[j]+1}＋枚举中央结点 48 资源问题-----明明的预算方案：加花的动态规划 f[i,j]:=max(f[i,j],f[l,j-v-v[fb]-v[fa]]+v*p+v[fb]*p[fb]+v[fa]*p[ fa]); 49 资源问题-----化工场装箱员 50 树形动态规划-----聚会的快乐 f[i,2]:=max(f[i,0],f[i,1]); f[i,1]:=sigma(f[t^.son,0]); f[i,0]:=sigma(f[t^.son,3]); 51 树形动态规划-----皇宫看守 f[i,2]:=max(f[i,0],f[i,1]); f[i,1]:=sigma(f[t^.son,0]); f[i,0]:=sigma(f[t^.son,3]); 52 递推天地-----盒子与球 f[i,1]:=1; f[i,j]:=j*(f[i-1,j-1]+f[i-1,j]); 53 双重动态规划-----有限的基因序列 f:=min{f[j]+1} g[c,i,j]:=(g[a,i,j] and g[b,i,j]) or (g[c,i,j]) 54 最大子矩阵问题-----居住空间 f[i,j,k]:=min(min(min(f[i-1,j,k],f[i,j-1,k]), min(f[i,j,k-1],f[i-1,j-1,k])), min(min(f[i-1,j,k-1],f[i,j-1,k-1]), f[i-1,j-1,k-1]))+1; 55 线性动态规划------日程安排 f:=max{f[j]}+P[I]; (e[j] 56 递推天地------组合数 C[I,j]:=C[i-1,j]+C[I-1,j-1] C[I,0]:=1 57 树形动态规划-----有向树k中值问题 F[I,r,k]:=max{max{f[l,I,j]+f[r,I,k-j-1]},f[f[l,r,j]+f[r,r,k-j]+w[I, r]]} 58 树形动态规划-----CTSC 2001选课 F[I,j]:=w(if i∈P)+f[l,k]+f[r,m-k](0≤k≤m)(if l<>0) 59 线性动态规划-----多重历史 f[i,j]:=sigma{f[i-k,j-1]}(if checked) 60 背包问题(+-1背包问题+回溯)-----CEOI1998 Substract f[i,j]:=f[i-1,j-a] or f[i-1,j+a] 61 线性动态规划(字符串)-----NOI 2000 古城之谜 f[i,1,1]:=min{f[i+length(s),2,1], f[i+length(s),1,1]+1}f[i,1,2]:=min{f[i+length(s),1,2]+words[s ],f[i+length(s),1,2]+words[s]} 62 线性动态规划-----最少单词个数 f[i,j]:=max{f[I,j],f[u-1,j-1]+l} 63 线型动态规划-----APIO2007 数据备份 状态压缩＋剪掉每个阶段j前j*2个状态和j*2+200后的状 态贪心动态规划 f:=min(g[i-2]+s,f[i-1]); 64 树形动态规划-----APIO2007 风铃 f:=f[l]+f[r]+{1 (if c[l] g:=1(d[l]<>d[r]) 0(d[l]=d[r]) g[l]=g[r]=1 then Halt; 65 地图动态规划-----NOI 2005 adv19910 F[t,i,j]:=max{f[t-1,i-dx[d[[t]],j-dy[d[k]]]+1],f[t-1,i,j]; 66 地图动态规划-----优化的NOI 2005 adv19910 F[k,i,j]:=max{f[k-1,i,p]+1} j-b[k]<=p<=j; 67 目标动态规划-----CEOI98 subtra F[I,j]:=f[I-1,j+a] or f[i-1,j-a] 68 目标动态规划----- Vijos 1037搭建双塔问题 F[value,delta]:=g[value+a,delta+a] or g[value,delta-a] 69 树形动态规划-----有线电视网 f[i,p]:=max(f[i,p],f[i,p-q]+f[j,q]-map[i,j]) leaves>=p>=l, 1<=q<=p; 70 地图动态规划-----vijos某题 F[I,j]:=min(f[i-1,j-1],f[I,j-1],f[i-1,j]); 71 最大子矩阵问题-----最大字段和问题 f:=max(f[i-1]+b,b); f[1]:=b[1] 72 最大子矩阵问题-----最大子立方体问题 枚举一组边i的起始，压缩进矩阵B[I,j]+=a[x,I,j] 枚举另外一组边的其实，做最大子矩阵 73 括号序列-----线型动态规划 f[I,j]:=min(f[I,j],f[i+1,j-1](ss[j]=”()”or(”[]”)), f[I+1,j+1]+1 (s[j]=”(”or”[” ] , f[I,j-1]+1(s[j]=”)”or”]” ) 74 棋盘切割-----线型动态规划 f[k,x1,y1,x2,y2]=min{min{f[k-1,x1,y1,a,y2]+s[a+1,y1,x2,y2], f[k-1,a+1,y1,x2,y2]+s[x1,y1,a,y2] min{}} 75 概率动态规划-----聪聪和可可(NOI2005) x:=p[p[i,j],j] f[I,j]:=(f[x,b[j,k]]+f[x,j])/(l[j]+1)+1 f[I,i]=0 f[x,j]=1 76 概率动态规划-----血缘关系 F[A, B]=(f[A0, B]+P[A1, B])/2 f[I,i]=1 f[I,j]=0(I,j无相同基因) 77 线性动态规划-----决斗 F[I,j]=(f[I,j] and f[k,j]) and (e[I,k] or e[j,k]),i 78 线性动态规划-----舞蹈家 F[x,y,k]=min(f[a[k],y,k+1]+w[x,a[k]],f[x,a[k],k+1]+w[y,a[k]]) 79 线性动态规划-----积木游戏 F[I,a,b,k]=max(f[I,a+1,b,k],f[i+1,a+1,a+1,k’],f[I,a+1,a+1,k’]) 80 树形动态规划（双次记录）----NOI2003 逃学的小孩 朴素的话枚举节点i和离其最远的两个节点j,k O(n^2) 每个节点记录最大的两个值，并记录这最大值分别是从哪个相邻节点传过来的。当遍历到某个孩子节点的时候，只需检查最大值是否是从该孩子节点传递来的。如果是，就取次大，否则取最大值 81 树形动态规划(完全二叉树)-----NOI2006 网络收费 F[I,j,k]表示在点i所管辖的所有用户中，有j个用户为A，在I的每个祖先u上，如果N[a]>N则标0否则标1，用二进制状态压缩进k中，在这种情况下的最小花费 F[I,j,k]:=min{f[l,u,k and (s<<(i-1))]+w1,f[r,j-u,k and(s<<(i-1))]} 82 树形动态规划-----IOI2005 河流 F:=max 83 记忆化搜索-----Vijos某题,忘了 F[pre,h,m]:=sigma{SDP(I,h+1,M+i)} (pre<=i<=M＋1) 84 状态压缩动态规划-----APIO 2007 动物园 f[I,k]:=f[i-1,k and not (1<<4)] + NewAddVal 85 树形动态规划-----访问术馆 f[i,j-c×2]:= max ( f[l,k], f[r,j-c×2-k] ) 86 字符串动态规划-----Ural 1002 Phone if exist(copy(s,j,i-j)) then f:=min(f,f[j]+1); 87 多进程动态规划-----CEOI 2005 service Min( f[i,j,k], f[i-1,j,k] + c[t[i-1],t] ) Min( f[i,t[i-1],k], f[i-1,j,k] + c[j,t] ) Min( f[i,j,t[i-1]], f[i-1,j,k] + c[k,t] ) 88 多进程动态规划-----Vijos1143 三取方格数 max(f[i,j,k,l],f[i-1,j-R[m,1],k-R[m,2],l-R[m,3]]); if (j=k) and (k=l) then inc(f[i,j,k,l],a[j,i-j]) else if (j=k) then inc(f[i,j,k,l],a[j,i-j]+a[l,i-l]) else if (k=l) then inc(f[i,j,k,l],a[j,i-j]+a[k,i-k]) else if (j=l) then inc(f[i,j,k,l],a[j,i-j]+a[k,i-k]) else inc(f[i,j,k,l],a[j,i-j]+a[k,i-k]+a[l,i-l]); 89 线型动态规划-----IOI 2000 邮局问题 f[i,j]:=min(f[I,j],f[k,j-1]+d[k+1,i]); 90 线型动态规划-----Vijos 1198 最佳课题选择 if j-k>=0 then Min(f[i,j],f[i-1,j-k]+time(i,k)); 91 背包问题----- USACO Raucous Rockers 多个背包，不可以重复放物品，但放物品的顺序有限制。 F[I,j,k]表示决策到第i个物品、第j个背包，此背包 花费了k的空间。 f[I,j,k]:=max(f[I-1,j,k],f[I-1,j,k-t]+p,f[i-1,j-1,maxtime-t]) 92 多进程动态规划-----巡游加拿大（IOI95、USACO） d[i,j]=max{d[k,j]+1(a[k,i] & j f[i,j]表示从起点出发，一个人到达i，另一个人到达j时经 过的城市数。d[i,j]=d[j,i]，所以我们限制i>j 分析状态(i,j)，它可能是(k,j)(j 1），也可能是(j,k)(k 它不能是(i,k)(k 复路径。即使不会出现重复路径，那么它由(j,k)通过方式2 同样可以得到，所以不会遗漏解时间复杂度O(n3) 93 动态规划-----ZOJ cheese f[i,j]:=f[i-kk*zl[u,1],j-kk*zl[u,2]]+a[i-kk*zl[u,1],j-kk*zl[u,2]] 94 动态规划-----NOI 2004 berry 线性 F[I,1]:=s F[I,j]:=max{min{s-s[l-1]},f[l-1,j-1]} (2≤j≤k, j≤l≤i) 95 动态规划-----NOI 2004 berry 完全无向图 F[I,j]:=f[i-1,j] or (j≥w) and (f[i-1,j-w]) 96 动态规划-----石子合并四边形不等式优化 m[i,j]=max{m[i+1,j], m[i,j-1]}+t[i,j] 97 动态规划-----CEOI 2005 service （k≥long，i≥1）g[i, j, k]=max{g[i-1,j,k-long]+1，g[i-1,j,k]} （k (0≤j≤m，0≤k ans:=g[n,m,0]。 状态优化：g[i, j]=min{g[i-1,j]，g[i-1,j-1]+long} 其中(a, b)+long=(a’, b’)的计算方法为： 当b+long ≤t时：a’=a;b’=b+long; 当b+long ＞t时：a’=a+1;b’=long; 规划的边界条件： 当0≤i≤n时，g[i,0]=(0,0) 98 动态规划-----AHOI 2006宝库通道 f[k]:=max{f[k-1]+x[k,j]-x[k,i-1], x[k,j]-x[k,i-1]} 99 动态规划-----Travel A) 费用最少的旅行计划。 设f表示从起点到第i个旅店住宿一天的最小费用；g表示 从起点到第i个旅店住宿一天，在满足最小费用的前提下 所需要的最少天数。那么： f=f[x]+v, g=g[x]+1 x满足： 1、x 2、对于所有的t < i, d – d[t] <= 800，都必须满足： A. g[x] < g[t](f[x] = f[t]时) B. f[x] < f[t] (其他情况) f[0] = 0，g[0] = 0。Ans:=f[n + 1]，g[n+1]。 B). 天数最少的旅行计划。 方法其实和第一问十分类似。 设g’表示从起点到第i个旅店住宿一天的最少天数；f’表 示从起点到第i个旅店住宿一天，在满足最小天数前提下 所需要的最少费用。那么： g’ = g’[x] + 1,f’ = f’[x] + v x满足： 1、x 2、对于所有的t < i, d – d[t] <= 800，都必须满足： f’[x] < f’[t]g’[x] = g’[t]时 g’[x] < g’[t]其他情况 f’[0] = 0，g’[0] = 0。Ans:=f’[n + 1]，g’[n+1]。 100 动态规划-----NOI 2007 cash y:=f[j]/(a[j]*c[j]+b[j]); g:=c[j]*y*a+y*b; f:=max(f,g) 第四章动态规划 §1 引言 1.1 动态规划的发展及研究内容 动态规划（dynamic programming）是运筹学的一个分支，是求解决策过程（decision process）最优化的数学方法。20 世纪50 年代初R. E. Bellman 等人在研究多阶段决策过程(multistep decision process)的优化问题时，提出了著名的最优性原理（principle of optimality），把多阶段过程转化为一系列单阶段问题，逐个求解，创立了解决这类过程优化问题的新方法—动态规划。1957 年出版了他的名著《Dynamic Programming》，这是该领域的第一本著作。 动态规划问世以来，在经济管理、生产调度、工程技术和最优控制等方面得到了广泛的应用。例如最短路线、库存管理、资源分配、设备更新、排序、装载等问题，用动态规划方法比用其它方法求解更为方便。 虽然动态规划主要用于求解以时间划分阶段的动态过程的优化问题，但是一些与时间无关的静态规划（如线性规划、非线性规划），只要人为地引进时间因素，把它视为多阶段决策过程，也可以用动态规划方法方便地求解。 应指出，动态规划是求解某类问题的一种方法，是考察问题的一种途径，而不是一种特殊算法（如线性规划是一种算法）。因而，它不象线性规划那样有一个标准的数学表达式和明确定义的一组规则，而必须对具体问题进行具体分析处理。因此，在学习时，除了要对基本概念和方法正确理解外，应以丰富的想象力去建立模型，用创造性的技巧去求解。 例1 最短路线问题 图1 是一个线路网，连线上的数字表示两点之间的距离（或费用）。试寻求一条由A 到G距离最短（或费用最省）的路线。 图1 最短路线问题 例2 生产计划问题 工厂生产某种产品，每单位（千件）的成本为1（千元），每次开工的固定成本为3 （千元），工厂每季度的最大生产能力为6（千件）。经调查，市场对该产品的需求量第一、二、三、四季度分别为2，3，2，4（千件）。如果工厂在第一、二季度将全年的需求都生产出来，自然可以降低成本（少付固定成本费），但是对于第三、四季度才能上市的产品需付存储费，每季每千件的存储费为0.5（千元）。还规定年初和年末这种产品均无库存。试制定一个生产计划，即安排每个季度的产量，使一年的总费用（生产成本和存储费）最少。 1.2 决策过程的分类根据过程的时间变量是离散的还是连续的，分为离散时间 决策过程（discrete-time -56- 分治法 1 分割成独立的子问题 2 递归解决子问题 3 合并求得初始问题的解 动态规划算法 1.描述最优解的结构特征 2.定义最优解决方案的递归形式 3.以自底向上的方式计算最优解决方案的值 4.从计算信息构造出最优解决方案 贪婪算法步骤 1.确定问题的优化结构 2.得到递归解 3.证明某个最优选择是贪婪选择 4.贪婪选择将产生唯一一个非空子问题 5.用递归算法实现贪婪策略 6.将递归算法转换为迭代算法 贪婪算法设计 1. 通过作出某种贪婪选择，将初始优化问题转换为唯一的一个子问题来求解 2. GREEDY CHOICE（证明贪婪选择） 作出该贪婪选择后，可以保证初始优化问题存在最优解3.OPTIMAL SUBSTRUCTURE（证明优化基础） 贪婪选择+唯一子问题=最优解 贪婪算法正确性 1. 贪婪选择特性（局部最优导致全局最优） 2. 优化基础的特性（贪婪选择+唯一子问题的最优解?初始问题的最优解） 作业选择 ?贪婪选择特性 存在最优解包含贪婪选择，即Sij在选择最先完成的作业am ?优化基础 If an optimal solution to subproblem Sij includes activity ak ? it must contain optimal solutions to Sik and Skj Solution to Sij=(Solution to Sik)∪{ak}∪(Solution to Skj)动态规划解） Similarly, am + optimal solution to Smj ? optimal sol. Solution to Sij = {am} ∪(Solution to Smj) （贪婪选择解） 动态规划与贪婪算法比较 ?Dynamic programming –每步选择–选择与子问题解相关 –自底向上，即从规模下的子问题逐步求解规模大的子问题?Greedy algorithm –首先作出贪婪选择–求解贪婪选择后产生的唯一子问题–后续贪婪选择与前面的选择有关，但与子问题的解无关 –自顶向下，问题规模逐步缩小 动态规划和分治法 ?子问题非独立 –子问题求解依赖其子问题的解 –分治法通过递归方式解决性质相同的子问题 –动态规划每次解决一个子问题，并将结果存储在表格中4 ?适合优化问题 –通过适当的选择来获得问题的最优解 –找到具有最优解决方案及其最优值：装配线排程方案以及该方案的生产时间 –导致最优的解决方案可能不止一个 ? （允许负权值边） –如果从源顶点s没有可抵达的负权值回路，返回‘真’）（其余的返回‘假’，无解 –遍历所有的边|V–1|次，每次对每条边执行一次缩短运算–对图进行拓扑排序)(依据拓扑排序对边进行缩短操作 于每一个顶点, 对始于该顶点的每条边进行缩短操作) (DGA中没有负权值回路, 因此存在最短路径) – (不存在负权值边界) – (S: 集合中顶点的最短路径已经确定) (Q: V – S, 极小优先队列) ? (d[v]) (Q中的值是最短路径的估计) ?重复的从Q中选择具有最短估计距离的顶点进行处理 The Ford-Fulkerson Method(不断的增大流, 直到达到流的极大值)(通过剩余流和剩余流图实现) 增量算法（An Incremental Algorithm） Alg.: GREEDY-ACTIVITY-SELECTOR(s, f, n) 1. A ← {a1} 2. i ← 1 3. for m ← 2 to n 4. do if sm ≥ fi ? activity am is compatible with ai 5. then A ← A ∪ {am} 6. i ← m ? ai is most recent addition to A 7. return A 动态规划： 装配线排程 e1 + a1,1 if j = 1 f1[j] = min(f1[j - 1] + a1,j ,f2[j -1] + t2,j-1 + a1,j) if j ≥ 2 矩阵链相乘 m[i,j]=0 if i = j min{m[i,k]+m[k+1,j]+pi-1pkpj} if i < j Matrix-Chain-Order(p) 1. n ←length[p]-1; 2. for i ←1 to n 3. m[i, i] ←0; 4. for l ←2 to n 5. for i ←1 to n –l +1 6. j ←i + l -1; 7. m[i, j] ←∞; 8. for k ←i to j -1 9. q ←m[i, k] + m[k+1, j] + pI-1pkpj; 10. if q < m[i, j] 11. m[i, j] ←q; 12. s[i, j] ←k; 13. return m and s 最长共同子序列 LCS-Length(X,Y) 1. m ←length[X]; 2. n ←length[Y]; 3. for i ←1 to m 4. c[i, 0] ←0; 5. for j ←0 to n 6. c[0, j] ←0; 动态规划算法原理及其应用研究 系别：x x x 姓名：x x x 指导教员： x x x 2012年5月20日 摘要：动态规划是解决最优化问题的基本方法，本文介绍了动态规划的基本思想和基本步骤，并通过几个实例的分析，研究了利用动态规划设计算法的具体途径。关键词：动态规划多阶段决策 1.引言 规划问题的最终目的就是确定各决策变量的取值，以使目标函数达到极大或极小。在线性规划和非线性规划中，决策变量都是以集合的形式被一次性处理的；然而，有时我们也会面对决策变量需分期、分批处理的多阶段决策问题。所谓多阶段决策问题是指这样一类活动过程：它可以分解为若干个互相联系的阶段，在每一阶段分别对应着一组可供选取的决策集合；即构成过程的每个阶段都需要进行一次决策的决策问题。将各个阶段的决策综合起来构成一个决策序列，称为一个策略。显然，由于各个阶段选取的决策不同，对应整个过程可以有一系列不同的策略。当过程采取某个具体策略时，相应可以得到一个确定的效果，采取不同的策略，就会得到不同的效果。多阶段的决策问题，就是要在所有可能采取的策略中选取一个最优的策略，以便得到最佳的效果。动态规划是一种求解多阶段决策问题的系统技术，可以说它横跨整个规划领域（线性规划和非线性规划）。在多阶段决策问题中，有些问题对阶段的划分具有明显的时序性，动态规划的“动态”二字也由此而得名。动态规划的主要创始人是美国数学家贝尔曼（Bellman）。20世纪40年代末50年代初，当时在兰德公司（Rand Corporation）从事研究工作的贝尔曼首先提出了动态规划的概念。1957年贝尔曼发表了数篇研究论文，并出版了他的第一部著作《动态规划》。该著作成为了当时唯一的进一步研究和应用动态规划的理论源泉。在贝尔曼及其助手们致力于发展和推广这一技术的同时，其他一些学者也对动态规划的发展做出了重大的贡献，其中最值得一提的是爱尔思（Aris）和梅特顿（Mitten）。爱尔思先后于1961年和1964年出版了两部关于动态规划的著作，并于1964年同尼母霍思尔（Nemhauser）、威尔德（Wild）一道创建了处理分枝、循环性多阶段决策系统的一般性理论。梅特顿提出了许多对动态规划后来发展有着重要意义的基础性观点，并且对明晰动态规划路径的数 第四章 数学规划模型 【教学目的】：深刻理解线性规划，非线性规划，动态规划方法建模的基本特点，并能熟练建立一些实际问题的数学规划模型；熟练掌握用数学软件（Matlab ，Lindo ，Lingo 等）求解优化问题的方法。 【教学重点难点】： 教学重点：线性规划和非线性规划的基本概念和算法，解决数学规划问题的一般思路和 方法，线性规划模型、整数规划模型、非线性规划模型的构建及其Matlab 与Lingo 实现。 教学难点：区分线性规划模型和非线性模型适用的实际问题，以及何时采用线性模型， 何时采用非线性模型，线性模型与非线性模型的转化。 【课时安排】：10学时 【教学方法】：采用多媒体教学手段，配合实例教学法，通过对典型例题的讲解启发学生思维，并给与学生适当的课后思考讨论的时间，加深知识掌握的程度。安排一定课时的上机操作。 【教学内容】： 在众多实际问题中，常常要求决策（确定）一些可控制量的值，使得相关的量（目标）达到最佳（最大或最小）。这些问题就叫优化问题，通常需要建立规划模型进行求解。称这些可控制量为决策变量，相关的目标量为目标函数；一般情况下，决策变量x 的取值是受限制的，不妨记为x ∈Ω，Ω称为可行域，优化问题的数学模型可表示为 Max(或Min)f(x), x ∈Ω 一般情况下，x 是一个多元变量，f(x)为多元函数，可行域比较复杂，一般可用一组不等式组来表示，这样规划问题的一般形式为 () x Min f x . ()0,1,2,,i st g x i m ≤= 虽然，该问题属于多元函数极值问题，但变量个数和约束条件比较多，一般不能用微分法进行解决，而通过规划方法来求解；这里讨论的不是规划问题的具体算法，主要是讨论如何将一个实际问题建立优化模型，并利用优化软件包进行求解。 根据目标函数和约束函数是否为线性，将规划模型分为线性规划和非线性规划。 4.1线性规划 线性规划(LP)研究的实际问题多种多样的，它在工农业生产、经济管理、优化设计与控 贪心算法与动态规划的比较 【摘要】介绍了计算机算法设计的两种常用算法思想：贪心算法与动态规划算法。通过介绍两种算法思想的基本原理，比较两种算法的联系和区别。通过背包问题对比了两种算法的使用特点和使用范围。 【关键字】动态规划；贪心算法；背包问题 1、引言 为了满足人们对大数据量信息处理的渴望，为解决各种实际问题，计算机算法学得到了飞速的发展，线性规划、动态规划、贪心策略等一系列运筹学模型纷纷运用到计算机算法学中，产生了解决各种现实问题的有效算法。虽然设计一个好的求解算法更像是一门艺术而不像是技术，但仍然存在一些行之有效的、能够用于解决许多问题的算法设计方法，你可以使用这些方法来设计算法，并观察这些算法是如何工作的。一般情况下，为了获得较好的性能，必须对算法进行细致的调整。但是在某些情况下，算法经过调整之后性能仍无法达到要求，这时就必须寻求另外的方法来求解该问题。本文针对部分背包问题和0/ 1 背包问题进行分析，介绍贪心算法和动态规划算法的区别。 2、背包问题的提出 给定n种物品( 每种物品仅有一件) 和一个背包。物品i的重量是w i，其价值为p i，背包的容量为M。问应如何选择物品装入背包，使得装入背包中的物品的总价值最大,每件物品i的装入情况为x i，得到的效益是p i*x i。 ⑴部分背包问题。在选择物品时，可以将物品分割为部分装入背包，即0≤x i≤1 ( 贪心算法)。 ⑵0/ 1背包问题。和部分背包问题相似，但是在选择物品装入时要么不装，要么全装入，即x i = 1或0。( 动态规划算法) 。 3、贪心算法 3.1 贪心算法的基本要素 能够使用贪心算法的许多例子都是最优化问题，每个最优化问题都包含一组限制条件和一个优化函数，符合限制条件的问题求解方案称为可行解；使优化函数取得最佳值的可行解称为最优解。此类所求问题的整体最优解可以通过一系列局部最优的选择，即贪心选择来达到(这是贪心算法与动态规划的主要区别) 。 3.2贪心策略的定义 贪心策略是指从问题的初始状态出发，通过若干次的贪心选择而得出最优值( 或较优解) 的一种解题方法。贪心策略总是做出在当前看来是最优的选择，也就是说贪心策略并不是从整体上加以考虑，它所做出的选择只是在某种意义上的局部最优解，而许多问题自身的特性决定了该问题运用贪心策略可以得到最优解或较优解。(注：贪心算法不是对所有问题都能 动态规划是对最优化问题的一种新的算法设计方法。由于各种问题的性质不同，确定最优解的条件也互不相同，因而动态规划的没计法对不同的问题，有各具特色的表示方式。不存在一种万能的动态规划算法。但是可以通过对若干有代表性的问题的动态规划算法进行讨论，学会这一设计方法。 多阶段决策过程最优化问题 ——动态规划的基本模型 在现实生活中，有一类活动的过程，由于它的特殊性，可将过程分成若干个互相联系的阶段，在它的每一阶段都需要作出决策，从而使整个过程达到最好的活动效果。因此各个阶段决策的选取不能任意确定，它依赖于当前面临的状态，又影响以后的发展。当各个阶段决策确定后，就组成一个决策序列，因而也就确定了整个过程的一条活动路线。这种把一个问题看做是一个前后关联具有链状结构的多阶段过程就称为多阶段决策过程，这种问题称为多阶段决策最优化问题。 【例题1】最短路径问题。图中给出了一个地图，地图中每个顶点代表一个城市，两个城市间的连线代表道路，连线上的数值代表道路的长度。现在，想从城市A到达城市E，怎样走路程最短，最短路程的长度是多少? 【分析】把从A到E的全过程分成四个阶段，用k表示阶段变量，第1阶段有一个初始状态A，两条可供选择的支路ABl、AB2；第2阶段有两个初始状态B1、 B2，B1有三条可供选择的支路，B2有两条可供选择的支路……。用dk(x k，x k+1)表示在第k阶段由初始状态x k到下阶段的初始状态x k+1的路径距离，Fk(x k)表示从第k阶段的x k到终点E的最短距离，利用倒推方法求解A到E的最短距离。具体计算过程如下： S1：K=4，有：F4(D1)=3，F4(D2)=4，F4(D3)=3 S2: K=3，有： F3(C1)=min{d3(C1,D1)+F4(D1),d3(C1,D2)+F4(d2)}=min{8,10}=8 F3(C2)=d3(C2,D1)+f4(D1)=5+3=8 F3(C3)=d3(C3,D3)+f4(D3)=8+3=11 F3(C4)=d3(C4,D3)+f4(D3)=3+3=6 动态规划讲解大全 动态规划(dynamic programming)是运筹学的一个分支，是求解决策过程(decision process)最优化的数学方法。20世纪50年代初美国数学家R.E.Bellman等人在研究多阶段决策过程(multistep decision process)的优化问题时，提出了著名的最优化原理(principle of optimality)，把多阶段过程转化为一系列单阶段问题，逐个求解，创立了解决这类过程优化问题的新方法——动态规划。1957年出版了他的名著Dynamic Programming，这是该领域的第一本著作。 动态规划问世以来，在经济管理、生产调度、工程技术和最优控制等方面得到了广泛的应用。例如最短路线、库存管理、资源分配、设备更新、排序、装载等问题，用动态规划方法比用其它方法求解更为方便。 虽然动态规划主要用于求解以时间划分阶段的动态过程的优化问题，但是一些与时间无关的静态规划(如线性规划、非线性规划)，只要人为地引进时间因素，把它视为多阶段决策过程，也可以用动态规划方法方便地求解。 动态规划程序设计是对解最优化问题的一种途径、一种方法，而不是一种特殊算法。不象前面所述的那些搜索或数值计算那样，具有一个标准的数学表达式和明确清晰的解题方法。动态规划程序设计往往是针对一种最优化问题，由于各种问题的性质不同，确定最优解的条件也互不相同，因而动态规划的设计方法对不同的问题，有各具特色的解题方法，而不存在一种万能的动态规划算法，可以解决各类最优化问题。因此读者在学习时，除了要对基本概念和方法正确理解外，必须具体问题具体分析处理，以丰富的想象力去建立模型，用创造性的技巧去求解。我们也可以通过对若干有代表性的问题的动态规划算法进行分析、讨论，逐渐学会并掌握这一设计方法。 基本模型 多阶段决策过程的最优化问题。 在现实生活中，有一类活动的过程，由于它的特殊性，可将过程分成若干个互相联系的阶段，在它的每一阶段都需要作出决策，从而使整个过程达到最好的活动效果。当然，各个阶段决策的选取不是任意确定的，它依赖于当前面临的状态，又影响以后的发展，当各个阶段决策确定后，就组成一个决策序列，因而也就确定了整个过程的一条活动路线，如图所示：（看词条图） 这种把一个问题看作是一个前后关联具有链状结构的多阶段过程就称为多阶段决策过程，这种问题就称为多阶段决策问题。 记忆化搜索 给你一个数字三角形, 形式如下: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 找出从第一层到最后一层的一条路,使得所经过的权值之和最小或者最大. 无论对与新手还是老手，这都是再熟悉不过的题了，很容易地，我们写出状态转移方程：f(i, j)=a[i, j] + min{f(i+1, j)，f(i+1, j + 1)} 对于动态规划算法解决这个问题，我们根据状态转移方程和状态转移方向，比较容易地写出动态规划的循环表示方法。但是，当状态和转移非常复杂的时候，也许写出循环式的动态规划就不是那么 动态规划算法和贪心算法的比较与分析 1、最优化原理 根据一类多阶段问题的特点,把多阶段决策问题变换为一系列互相联系的单阶段问题,然后逐个加以解决。解决这类问题的最优化原理:一个过程的最优决策具有这样的性质,即无论其初始状态和初始决策如何,其今后诸策略对以第一个决策所形成的状态作为初始状态的过程而言,必须构成最优策略。简而言之,一个最优策略的子策略,对于它的初态和终态而言也必是最优的。 2、动态规划 2.1 动态规划算法 动态规划是运筹学的一个分支，与其说它是一种算法，不如说它是一种思维方法更贴切。因为动态规划没有固定的框架，即便是应用到同一道题上，也可以建立多种形式的求解算法。许多隐式图上的算法，例如求单源最短路径的Dijkstra算法、广度优先搜索算法，都渗透着动态规划的思想。还有许多数学问题，表面上看起来与动态规划风马牛不相及，但是其求解思想与动态规划是完全一致的。因此，动态规划不像深度或广度优先那样可以提供一套模式，需要的时候，取来就可以使用。它必须对具体问题进行具体分析、处理，需要丰富的想象力去建立模型，需要创造性的思想去求解。 动态规划算法的基本思想是将待求解问题分解成若干子问题，先求解子问题，然后从这些子问题的解得到原问题的解。值得注意的是，用动态规划法求解的问题，经分解后得到的子问题往往不是互相独立的。 最优化原理是动态规划的基础。任何一个问题，如果失去了这个最优化原理的支持，就不可能用动态规划方法计算。能采用动态规划求解的问题都要满足两个条件:①问题中的状态必须满足最优化原理;②问题中的状态必须满足无后效性。 所谓无后效性是指下一时刻的状态只与当前状态有关，而和当前状态之前的状态无关，当前的状态是对以往决策的总结。 2.2 动态规划算法的基本要素 实验四“0-1”背包问题 一、实验目的与要求 熟悉C/C++语言的集成开发环境； 通过本实验加深对贪心算法、动态规划算法的理解。 二、实验内容: 掌握贪心算法、动态规划算法的概念和基本思想，分析并掌握“0-1”背包问题的求解方法，并分析其优缺点。 三、实验题 1.“0-1”背包问题的贪心算法 2.“0-1”背包问题的动态规划算法 说明：背包实例采用教材P132习题六的6-1中的描述。要求每种的算法都给出最大收益和最优解。 设有背包问题实例n=7，M=15,，(w0,w1,。。。w6)=（2,3,5,7,1,4,1），物品装入背包的收益为：（p0，p1，。。。，p6）=（10,5,15,7,6,18,3）。求这一实例的最优解和最大收益。 四、实验步骤 理解算法思想和问题要求； 编程实现题目要求； 上机输入和调试自己所编的程序； 验证分析实验结果； 整理出实验报告。 五、实验程序 // 贪心法求解 #include 实验项目三 用蛮力法、动态规划法和贪心法求解0/1 背包问题 实验目的 1、学会背包的数据结构的设计，针对不同的问题涉及到的对象的数据结构的设计也不同； 2、对0-1背包问题的算法设计策略对比与分析。 实验内容： 0/1背包问题是给定n 个重量为{w 1, w 2, … ,wn }、价值为{v 1, v 2, … ,vn }的物品和一个容量为C 的背包，求这些物品中的一个最有价值的子集，并且要能够装到背包中。 在0/1背包问题中，物品i 或者被装入背包，或者不被装入背包，设xi 表示物品i 装入背包的情况，则当xi =0时，表示物品i 没有被装入背包，xi =1时，表示物品i 被装入背包。根据问题的要求，有如下约束条件和目标函数： 于是，问题归结为寻找一个满足约束条件式1，并使目标函数式2达到最大的解向量X =(x 1, x 2, …, xn )。 背包的数据结构的设计： typedef struct object { int n;//物品的编号 int w;//物品的重量 int v;//物品的价值 }wup; wup wp[N];//物品的数组，N 为物品的个数 int c;//背包的总重量 1、蛮力法 蛮力法是一种简单直接的解决问题的方法，常常直接基于问题的描述和所涉及的概念定义。蛮力法的关键是依次处理所有的元素。 用蛮力法解决0/1背包问题，需要考虑给定n 个物品集合的所有子集，找出所有可能的子集（总重量不超过背包容量的子集），计算每个子集的总价值，然后在他们中找到价值最大的子集。 所以蛮力法解0/1背包问题的关键是如何求n 个物品集合的所有子集，n 个物品的子集有2的n 次方个，用一个2的n 次方行n 列的数组保存生成的子集，以下是生成子集的算法： ?????≤≤∈≤∑=)1(}1,0{1n i x C x w i n i i i （式1） ∑=n i i i x v 1max （式2） 动态规划和贪心算法的区别 动态规划法的基本思路： 动态规划是通过拆分问题，定义问题状态和状态之间的关系，使得问题能够以递推的方式去解决。此算法常用于求解某种最优性质的问题。在这类问题中，可能会有许多可行解。每一个解都对应于一个值，我们希望找到具有最优值的解。动态规划算法与分治法类似，其基本思想也是将待求解问题分解成若干个子问题，先求解子问题，然后从这些子问题的解得到原问题的解。与分治法不同的是，适合于用动态规划求解的问题，经分解得到子问题往往不是互相独立的。若用分治法来解这类问题，则分解得到的子问题数目太多，有些子问题被重复计算了很多次。如果我们能够保存已解决的子问题的答案，而在需要时再找出已求得的答案，这样就可以避免大量的重复计算，节省时间。我们可以用一个表来记录所有已解的子问题的答案，消除递归过程中产生的大量重叠子问题。不管该子问题以后是否被用到，只要它被计算过，就将其结果填入表中。 贪心算法的基本思想： 在对问题求解时，总是做出在当前看来是最好的选择。也就是说，不从整体最优上加以考虑，贪心算法所得出的解是一系列局部最优的选择。 把求解的问题分成若干个子问题，对每一子问题求解，得到子问题的局部最优解，把子问题的解局部最优解合成原来解问题的一个解。为了解决问题，需要寻找一个构成解的候选对象集合，起初，算法选出的候选对象的集合为空。接下来的每一步中，根据选择函数，算法从剩余候选对象中选出最有希望构成解的对象。如果集合中加上该对象后不可行，那么该对象就被丢弃并不再考虑；否则就加到集合里。每一次都扩充集合，并检查该集合是否构成解。 由以上可知：在贪心算法中，作出的每步贪心决策都无法改变，因为贪心策略是由上一步的最优解推导下一步的最优解，而上一部之前的最优解则不作保留。并且，每一步的最优解一定包含上一步的最优解。 而在动态规划算法中，全局最优解中一定包含某个局部最优解，但不一定包含前一个局部最优解，因此需要记录之前的所有最优解。动态规划的关键是状态 动态规划算法 1. 动态规划算法介绍 基本思想是将待求解问题分解成若干子问题，先求解子问题，最后用这些子问题带到原问题，与分治算法的不同是，经分解得到的子问题往往是不是相互独立，若用分治则子问题太多。 2. 适用动态规划算法问题的特征 （1）最优子结构 设计动态规划算法的第一步骤通常是要刻画最优解的结构。当问题的最优解包含了其子问题的最优解时，称该问题具有最优子结构性质。问题的最优子结构性质提供了该问题可用动态规划算法求解的重要线索。 在动态规划算法中，问题的最优子结构性质使我们能够以自底向下的方式递归地从子问题的最优解逐步构造出整个问题的最优解。同时，它也使我们能在相对小的子问题空间中考虑问题。 （2）重叠子问题 可用动态规划算法求解的问题应具备的另一基本要素是子问题的重叠性质。在用递归算法自顶向下解此问题时，每次产生的子问题并不总是新问题，有些子问题被反复计算多次。动态规划算法正是利用了这种子问题的重叠性质，对每一个子问题只解一次，而后将其解保存在一个表格中，当再次需要解此子问题时，只有简单地用常数时间查看一下结果。通常，不同的子问题个数随输入问题的大小呈多项式增长。因此，用动态规划算法通常只需要多项式时间，从而获得较高的解题效率。 （3）备忘录方法 动态规划算法的一个变形是备忘录方法。备忘录方法也是一个表格来保存已解决的子问题的答案，在下次需要解此子问题时，只要简单地查看该子问题的解答，而不必重新计算。与动态规划算法不同的是，备忘录方法的递归方式是自顶向下的，而动态规划算法则是自底向上递归的。因此，备忘录方法的控制结构与直接递归方法的控制结构相同，区别在于备忘录方法为每个解过的子问题建立了备忘录以备需要时查看，避免了相同子问题的重复求解。 备忘录方法为每个子问题建立一个记录项，初始化时，该记录项存入一个特殊的值，表示该子问题尚未求解。在求解过程中，对每个待求的子问题，首先查看其相应的记录项。若记录项中存储的是初始化时存入的特殊值，则表示该子问题是第一次遇到，则此时计算出该子问题的解，并保存在其相应的记录项中。若记录项中存储的已不是初始化时存入的特殊值，则表示该子问题已被计算过，其相应的记录项中存储的是该子问题的解答。此时，只要从记录项中取出该子问题的解答即可。 3. 基本步骤 a 、找出最优解的性质，并刻画其结构特征。 b 、递归地定义最优值。 c 、以自底向上的方式计算出最优值。 d 、根据计算最优值时得到的信息构造一个最优解。（可省） 例1-1 [0/1背包问题] [问题描述] 用贪心算法不能保证求出最优解。在0/1背包问题中，需要对容量为c 的背包进行装载。从n 个物品中选取装入背包的物品，每件物品i 的重量为i w ，价 值为 i v 。对于可行的背包装载，背包中物品的总重量不能超过背包的容量，最佳 装载是指所装入的物品价值最高，即∑=n i i i x v 1 取得最大值。约束条件为 c x w n i i i ≤∑=1 ， {}() n i x i ≤≤∈11,0。 算法设计与分析 项目名称：用蛮力法、动态规划法和贪心法求解0/1背包问题 作者姓名：余武丹 李红波 刘红梅 完成日期：2013年9月20日 目录 第一章：简介（Introduction） 第二章：算法定义（Algorithm Specification） 第三章：测试结果（Testing Results） 第四章：分析和讨论 第一章：简介（Introduction ） 0/1背包问题是给定n 个重量为{w 1, w 2, … ,wn }、价值为{v 1, v 2, … ,vn }的物品和一个容量为C 的背包，求这些物品中的一个最有价值的子集，并且要能够装到背包中。 在0/1背包问题中，物品i 或者被装入背包，或者不被装入背包，设xi 表示物品i 装入背包的情况，则当xi =0时，表示物品i 没有被装入背包，xi =1时，表示物品i 被装入背包。根据问题的要求，有如下约束条件和目标函数： 于是，问题归结为寻找一个满足约束条件式1，并使目标函数式2达到最大的解向量X =(x 1, x 2, …, xn )。 背包的数据结构的设计： typedef struct object { int n;//物品的编号 int w;//物品的重量 int v;//物品的价值 }wup; wup wp[N];//物品的数组，N 为物品的个数 int c;//背包的总重量 第二章：算法定义（Algorithm Specification ） 1、蛮力法 蛮力法是一种简单直接的解决问题的方法，常常直接基于问题的描述和所涉及的概念定义。蛮力法的关键是依次处理所有的元素。 用蛮力法解决0/1背包问题，需要考虑给定n 个物品集合的所有子集，找出所有可能的子集（总重量不超过背包容量的子集），计算每个子集的总价值，然后在他们中找到价值最大的子集。 所以蛮力法解0/1背包问题的关键是如何求n 个物品集合的所有子集，n 个物品的子集有2的n 次方个，用一个2的n 次方行n 列的数组保存生成的子集，以下是生成子集的算法： void force(int a[][4])//蛮力法产生4个物品的子集 { int i,j; int n=16; int m,t; for(i=0;i<16;i++) ????? ≤≤∈≤∑=) 1(}1,0{1 n i x C x w i n i i i （式1） ∑=n i i i x v 1 max （式2） 1.资源问题1 -----机器分配问题 F[I,j]:=max(f[i-1,k]+w[i,j-k]) 2.资源问题2 ------01背包问题 F[I,j]:=max(f[i-1,j-v[i]]+w[i],f[i-1,j]); 3.线性动态规划1 -----朴素最长非降子序列 F[i]:=max{f[j]+1} 4.剖分问题1 -----石子合并 F[i,j]:=min(f[i,k]+f[k+1,j]+sum[i,j]); 5.剖分问题2 -----多边形剖分 F[I,j]:=min(f[i,k]+f[k,j]+a[k]*a[j]*a[i]); 6.剖分问题3 ------乘积最大 f[i,j]:=max(f[k,j-1]*mult[k,i]); 7.资源问题3 -----系统可靠性(完全背包) F[i,j]:=max{f[i-1,j-c[i]*k]*P[I,x]} 8.贪心的动态规划1 -----快餐问题 F[i,j,k]:=max{f[i-1,j',k']+(T[i]-(j-j')*p1-(k-k')*p2) div p3} 9.贪心的动态规划2 -----过河 f[i]=min{{f(i-k)} (not stone[i]) {f(i-k)}+1} (stone[i]); +贪心压缩状态 10.剖分问题4 -----多边形-讨论的动态规划 F[i,j]:=max{正正 f[I,k]*f[k+1,j]; 负负 g[I,k]*f[k+1,j]; 正负 g[I,k]*f[k+1,j]; 负正 f[I,k]*g[k+1,j];} g为min 11.树型动态规划1 -----加分二叉树 (从两侧到根结点模型) 湖州师范学院实验报告 课程名称：算法 实验二：动态规划方法及其应用 一、实验目的 1、掌握动态规划方法的基本思想和算法设计的基本步骤。 2、应用动态规划方法解决实际问题。 二、实验内容 1、问题描述 1 ）背包问题 给定 N 种物品和一个背包。物品 i 的重量是 C i ，价值为 W i ；背包的容量为 V。问应如何选择装入背包中的物品，使得装入背包中物品的总价值最大？在选择装入背包的物品，对每种物品只有两个选择：装入或不装入，且不能重复装入。输入数据的第一行分别为：背包的容量 V，物品的个数 N。接下来的 N 行表示 N 个物品的重量和价值。输出为最大的总价值。 2）矩阵连乘问题 给定 n 个矩阵：A1,A2,...,An，其中 Ai 与 Ai+1 是可乘的，i=1 ， 2... ， n-1。确定计算矩阵连乘积的计算次序，使得依此次序计算矩阵连乘积需要的数乘次数最少。输入数据为矩阵个数和每个矩阵规模，输出结果为计算矩阵连乘积的计算次序和最少数乘次数。 3 ）LCS问题 给定两个序列，求最长的公共子序列及其长度。输出为最长公共子序列及其长度。 2、数据输入：文件输入或键盘输入。 3、要求： 1）完成上述两个问题，时间为 2 次课。 2）独立完成实验及实验报告。 三、实验步骤 1、理解方法思想和问题要求。 2、采用编程语言实现题目要求。 3、上机输入和调试自己所写的程序。 4、附程序主要代码： (1) #include 算法第4-7章部分答案 第四章 第4题： 想法： 求两个正整数m和n的最小公倍数，由题目给出的提示可以知道，m和n的最小公倍数等于两个数的积除以它们的最大公约数。在第一张的事后要我们就已经用欧几里德算法求过两个数的最大公约数，所以对于题目4，我们就可以直接引用欧几里德算法辅助求最小公倍数。 算法： 输入：两个自然数m和n 输出：m和n的最小公倍数 1.r=m%n; 1.循环直到r=0 1.1m=n; 1.2n=r; 1.3r=m%n; 2.return n 3.调用2输出(m*n)/n 程序： #include { m = n; n = r; r = m % n; } return n; } 第6题： 想法： 首先要建立一个大根堆，然后实现删除操作，关键是如何实现删除操作，我的想法是将要删除的元素和建立的大根堆的最后一个元素交换，然后再调用建立大根堆的函数将前n-1个函数进行大根堆操作 算法： 输入：要删除的元素的下标 输出：删除后排序好的大根堆 1.构造一个大根堆堆顺序函数SiftHeap（） 2.构造一个大根堆函数初始建堆函数HeapSort（），调用函数SiftHeap（） 3.建立初始大根堆 4.输入要删除的元素的下标 5.将要删除的元素与最后一个一个元素交换 6.建立前n-1个元素的大根堆 程序： //想法：先将已知序列排列成一个大根堆，删除某个元素后，将最后一个元素赋值给删除节点，然后再进行堆排序（堆排序只是有序排序中的一部分） #include 实验报告 实验一 一、实验名称： 分治和动态规划算法实现 二、实验学时：4 三、实验内容和目的： 希望通过本次试验，加深对分治算法原理及实现过程的理解 (1) 二分法求方程近似解：求方程f(x) = x^3 + x^2 - 1 = 0在[0,1]上的近似解，精确度为0.01。 (2) 给定一个顺序表，编写一个求出其最大值和最小值的分治算法。 分析： 由于顺序表的结构没有给出，作为演示分治法这里从简顺序表取一整形数组数组大小由用户定义，数据随机生成。我们知道如果数组大小为 1 则可以直接给出结果，如果大小为 2则一次比较即可得出结果，于是我们找到求解该问题的子问题即: 数组大小 <= 2。到此我们就可以进行分治运算了，只要求解的问题数组长度比 2 大就继续分治，否则求解子问题的解并更新全局解以下是代码。 四、实验原理： 分治算法的基本思想是将一个规模为n的问题分解为k个规模较小的子问题，这些子问题相互独立且与原问题相同。递归的解这些子问题，然后将各子问题的解合并到原问题的解。 在递归算法中，原问题和子问题的区别关键在于尺寸的不同，实际上解决的是同样的问题，对于分解了的子问题分别求解，也可以在此分割，如此递归下去。最后，自底向上逐步求出原问题的解。 五、实验器材（设备、元器件） 电子科技大学计算机学院实验中心 硬件环境：i5-2450M双核处理器，2.5GHz，NVIDIA GT630M独立显卡芯片，1GB独立显存，2GB DDR3内存，500GB硬盘空间 软件环境：Windows 7操作系统及以上，Microsoft Visual Studio 2010 六、实验步骤： （一）给定一个顺序表，编写一个求出其最大值和最小值的分治算法。 编写实验源代码如下： /* 给定一个顺序表编写一个求出其最大值和最小值的分治算法 */ #include"stdafx.h" #include(数学建模教材)4第四章动态规划
分治、贪心、动态规划算法要点复习
动态规划算法原理与的应用
第四章 数学规划模型
贪心算法与动态规划的比较
经典算法——动态规划教程
动态规划讲解大全(含例题及答案)
动态规划算法和贪心算法的比较与分析
背包问题-贪心法和动态规划法求解
实验项目三 用蛮力法、动态规划法和贪心法求解背包问题
动态规划和贪心的区别
动态规划算法举例分析
用蛮力法、动态规划法和贪心法求解01背包问题
动态规划状态转移方程
动态规划算法及其应用
算法设计第四章部分作业
分治算法,贪心算法,动态规划,回溯法