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题目描述

输入格式

输出格式

输入输出样例

说明/提示

一、DP的意义以及线性动规简介

在一个困难的嵌套决策链中,决策出最优解。

二、动态规划性质浅谈

三、子序列问题

(一)一个序列中的最长上升子序列(LIS)

1、n^2做法

下一状态最优值=最优比较函数(已经记录的最优值,可以由先前状态得出的最优值)

2、n^log(n) 做法

(二)两个序列中的最长公共子序列(LCS)

dp[i][j]=max(dp[i][j],dp[i−1][j−1]+1);

dp[i][j]=max(dp[i−1][j],dp[i][j−1]


你可能很奇怪,为神马六级第一关是下楼梯?其实你去考场就要下楼梯,呵呵。

不说了,先看看考点:

我们要好好下楼梯,不要学小杨同学这样下楼梯:

题目描述

小杨发现,下楼梯时每步可以走 1 个台阶、2 个台阶或 3 个台阶。现在一共有 N 个台阶,你能帮小杨算算有多少种下楼梯方案吗?

输入格式

输入一行,包含一个整数 N。

输出格式

输出一行一个整数表示答案。

输入输出样例

输入 #1

4

输出 #1

7

输入 #2

10

输出 #2

274

说明/提示

对全部的测试点,保证 1≤N≤60。

周知众所,连下两个或三个台阶会让小杨滚下楼梯,他不会那么做,故输出1即可。

题目是题目,现实是现实,你不要抢戏!

动态规划发自内心的一句话。

上面是有名的一个人——骗分神说的话,大家别当真。

一、DP的意义以及线性动规简介

动态规划自古以来是DALAO凌虐萌新的分水岭,但有些OIer认为并没有这么重要——会打暴力,大不了记忆化。但是其实,动态规划学得好不好,可以彰显出一个OIer的基本素养——能否富有逻辑地思考一些问题,以及更重要的——能否将数学、算筹学(决策学)、数据结构合并成一个整体并且将其合理运用

而我们首先要了解的,便是综合难度在所有动规题里最为简单的了。线性动规既是一切动规的基础,同时也可以广泛解决生活中的各项问题——比如我们需要决策在相同的时间内做价值尽量大的事情,该如何决策,最优解是什么——这就引出了动态规划的真正含义:

在一个困难的嵌套决策链中,决策出最优解。

二、动态规划性质浅谈

首先,动态规划和递推有些相似(尤其是线性动规),但是不同于递推的是:

递推求出的是数据,所以只是针对数据进行操作;而动态规划求出的是最优状态,所以必然也是针对状态的操作,而状态自然可以出现在最优解中,也可以不出现——这便是决策的特性。

其次,由于每个状态均可以由之前的状态演变形成,所以动态规划有可推导性,但同时,动态规划也有无后效性,即每个当前状态会且仅会决策出下一状态,而不直接对未来的所有状态负责,可以理解为未来与过去无关。

三、子序列问题

(一)一个序列中的最长上升子序列(LIS)

例:由6个数,分别是: 1 7 6 2 3 4,求最长上升子序列。

评析:首先,我们要理解什么叫做最长上升子序列:1、最长上升子序列的元素不一定相邻 2、最长上升子序列一定是原序列的子集。所以这个例子中的LIS就是:1 2 3 4,共4个

1、n^2做法

首先我们要知道,对于每一个元素来说,最长上升子序列就是其本身。那我们便可以维护一个dp数组,使得dp[i]表示以第i元素为结尾的最长上升子序列长度,那么对于每一个dp[i]而言,初始值即为1.

那么dp数组怎么求呢?我们可以对于每一个i,枚举在i之前的每一个元素j,然后对于每一个dp[j],如果元素i大于元素j,那么就可以考虑继承,而最优解的得出则是依靠对于每一个继承而来的dp值,取max.

	for(int i=1;i<=n;i++){dp[i]=1;//初始化 for(int j=1;j<i;j++)//枚举i之前的每一个j if(data[j]<data[i] && dp[i]<dp[j]+1)//用if判断是否可以拼凑成上升子序列,//并且判断当前状态是否优于之前枚举//过的所有状态,如果是,则↓ dp[i]=dp[j]+1;//更新最优状态 }

最后,因为我们对于dp数组的定义是到i为止的最长上升子序列长度,所以我们最后对于整个序列,只需要输出dp[n](n为元素个数)即可。

从这个题我们也不难看出,状态转移方程可以如此定义:

下一状态最优值=最优比较函数(已经记录的最优值,可以由先前状态得出的最优值)

2、n^log(n) 做法

我们其实不难看出,对于n^2做法而言,其实就是暴力枚举:将每个状态都分别比较一遍。但其实有些没有必要的状态的枚举,导致浪费许多时间,当元素个数到了100004−100005以上时,就已经超时了。而此时,我们可以通过另一种动态规划的方式来降低时间复杂度:

将原来的dp数组的存储由数值换成该序列中,上升子序列长度为i的上升子序列,的最小末尾数值。

这其实就是一种几近贪心的思想:我们当前的上升子序列长度如果已经确定,那么如果这种长度的子序列的结尾元素越小,后面的元素就可以更方便地加入到这条我们臆测的、可作为结果、的上升子序列中。

一定要好好看注释啊!

3、路径

只要记录前驱,然后递归输出即可(也可以用栈)

下面贴出完整代码

#include <iostream>
using namespace std;
const int MAXN = 1000 + 10;
int n, data[MAXN];
int dp[MAXN]; 
int from[MAXN]; 
void output(int x)
{if(!x)return;output(from[x]);cout<<data[x]<<" ";//迭代输出 
}
int main()
{cin>>n;for(int i=1;i<=n;i++)cin>>data[i];// DPfor(int i=1;i<=n;i++){dp[i]=1;from[i]=0;for(int j=1;j<i;j++)if(data[j]<data[i] && dp[i]<dp[j]+1){dp[i]=dp[j]+1;from[i]=j;//逐个记录前驱 }}int ans=dp[1], pos=1;for(int i=1;i<=n;i++)if(ans<dp[i]){ans=dp[i];pos=i;//由于需要递归输出//所以要记录最长上升子序列的最后一//个元素,来不断回溯出路径来 }cout<<ans<<endl;output(pos);return 0;
}

(二)两个序列中的最长公共子序列(LCS)

1、譬如给定2个序列:

1 2 3 4 53 2 1 4 5

试求出最长的公共子序列。

显然长度是3,包含3  4  5 三个元素(不唯一)

解析:我们可以用dp[i][j]来表示第一个串的前i位,第二个串的前j位的LCS的长度,那么我们是很容易想到状态转移方程的:

如果当前的A1[i]和A2[j]相同(即是有新的公共元素) 那么

dp[i][j]=max(dp[i][j],dp[i−1][j−1]+1);

如果不相同,即无法更新公共元素,考虑继承:

dp[i][j]=max(dp[i−1][j],dp[i][j−1]

那么代码:

#include<iostream>
using namespace std;
int dp[1001][1001],a1[2001],a2[2001],n,m;
int main()
{//dp[i][j]表示两个串从头开始,直到第一个串的第i位 //和第二个串的第j位最多有多少个公共子元素 cin>>n>>m;for(int i=1;i<=n;i++)scanf("%d",&a1[i]);for(int i=1;i<=m;i++)scanf("%d",&a2[i]);for(int i=1;i<=n;i++)for(int j=1;j<=m;j++){dp[i][j]=max(dp[i-1][j],dp[i][j-1]);if(a1[i]==a2[j])dp[i][j]=max(dp[i][j],dp[i-1][j-1]+1);//因为更新,所以++; }cout<<dp[n][m];
}

2、而对于洛谷P1439而言,不仅是卡上面的朴素算法,也考察到了全排列的性质:

对于这个题而言,朴素算法是n^2的,会被10^5卡死,所以我们可以考虑nlogn的做法:

因为两个序列都是1 n的全排列,那么两个序列元素互异且相同,也就是说只是位置不同罢了,那么我们通过一个map数组将A序列的数字在B序列中的位置表示出来——

因为最长公共子序列是按位向后比对的,所以a序列每个元素在b序列中的位置如果递增,就说明b中的这个数在a中的这个数整体位置偏后,可以考虑纳入LCS——那么就可以转变成nlogn求用来记录新的位置的map数组中的**LIS**。

最后贴n^log(n)代码:

#include<iostream>
#include<cstdio>
using namespace std;
int a[100001],b[100001],map[100001],f[100001];
int main()
{int n;cin>>n;for(int i=1;i<=n;i++){scanf("%d",&a[i]);map[a[i]]=i;}for(int i=1;i<=n;i++){scanf("%d",&b[i]);f[i]=0x7fffffff;}int len=0;f[0]=0;for(int i=1;i<=n;i++){int l=0,r=len,mid;if(map[b[i]]>f[len])f[++len]=map[b[i]];else {while(l<r){	mid=(l+r)/2;if(f[mid]>map[b[i]])r=mid;else l=mid+1; }f[l]=min(map[b[i]],f[l]);}}cout<<len;return 0
}

那么,这个题怎么解?

显然,设dp[i]为下到第i级台阶时的走法数,则有dp[i]=dp[i-1]+dp[i-2]+dp[i-3];

dp[0]=1;不走也是一种走法

dp[1]=1;

dp[2]=2;

dp[3]=4;

好啦,你过了六级的第一关!不过是不是有跳关通道?我不知道啊。

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