chapter 15 动态规划

1.钢条切割

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//  main.cpp
//  pearls
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//  Created by YangKi on 16/03/06.
//  Copyright © 2015年 YangKi. All rights reserved.


#include 
#include 

using namespace std;

int price[11]={-1,1,5,8,9, 10,17,17,20, 24,30};

int r[11];//r[i] 表示长度为i的钢条的最大收益

int max(int a, int b)
{
    return a>b? a:b;
}
///////////////////////////////////////////////////////////没有用动态规划的版本
int cut_1(int *p, int length)//计算长度为length的钢条的最大收益
{
    if(length == 0) return 0;
    int q=-1;
    for (int i=1; i <= length; i++)
    {
        q=max(q, p[i]+cut_1(p, length-i) );
    }
    return q;
}

///////////////////////////////////////////////////////////自底向上的dp
int cut_2(int *p, int length)
{
    for (int i=0; i < 11; i++)
    {
        r[i]=-1;
    }
    r[0]=0;
    
    for (int i=1; i<11; i++)
    {
        int q=-1;
        for (int j=1; j<=i; j++)
        {
            q=max(q, p[j] + r[i-j]);
        }
        r[i] = q;
    }
    return r[length];
}
///////////////////////////////////////////////////////////增加切割成本cost,课后第三题,自底向上的dp
int cut_3(int *p, int length, int cost)
{
    for (int i=0; i < 11; i++)
    {
        r[i]=-1;
    }
    r[0]=0;
    
    for (int i=1; i<11; i++)
    {
        int q=-1;
        for (int j=1; j

2.矩阵链乘法

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//  main.cpp
//  pearls
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#include 
#include 

using namespace std;

int p[7]={30, 35, 15, 5, 10, 20, 25};// 代表矩阵30X35,35X15....

int m[7][7];//m[i,j]表示矩阵链i...j最小的乘法次数

int s[7][7];//记录具体怎么安排

void print(int i, int j)//打印矩阵链i...j的括号分配
{
    if(i==j) printf("A_%d", i);
    else
    {
        printf("(");
        print(i, s[i][j]);
        print(s[i][j]+1, j);
        printf(")");
    }
}

int main()
{
    int i=1;
    while (i<7)
    {
        m[i][i]=0;
        i++;
    }
    
    for (int i=1; i<=5; i++)// 一共进行i-1次
    {
        for (int j=1; (j+i) <= 6; j++)
        {
            //m[j][j+i]-->m[a][b]
            int q=INT_MAX;
            int a=j;
            int b=j+i;
            for (int k=a; k

3.最长公共子序列

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//  main.cpp
//  pearls
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#include 
#include 
#define X_length 7
#define Y_length 6
using namespace std;

int X[X_length+1]={-1,1,2,3,2,4,1,2};
int Y[Y_length+1]={-1,2,4,3,1,2,1};

int c[X_length+1][Y_length+1];//c[i][j]表示长度为i的x与j的y之间的lcs长度

int s[X_length+1][Y_length+1];//记录具体怎么安排
                              //1->situation1 (x[i]==y[j], use c[i-1][y-1])
                              //2->situation2 (x[i]!=y[j], use c[i-1][j]  )
                              //3->situation3 (x[i]!=y[j], use c[i][j-1]  )
void lcs_length(int a, int b)//x1...xa 与 y1...yb 的lcs长度
{
    for (int i=0; i<=X_length; i++)
        c[i][0]=0;
    for (int i=0; i<=Y_length; i++)
        c[0][i]=0;
    
    for (int i=1; i <= a; i++)
    {
        for (int j=1; j <= b; j++)
        {
            if (X[i]==Y[j])
            {
                c[i][j]=c[i-1][j-1]+1;
                s[i][j]=1;
            }
            else
            {
                if (c[i-1][j] >= c[i][j-1])
                {
                    c[i][j]=c[i-1][j];
                    s[i][j]=2;
                }
                else
                {
                    c[i][j]=c[i][j-1];
                    s[i][j]=3;
                }
            }
        }
    }
    
    printf("lcs: %d\n", c[a][b]);
    
    return;
}

void print_path(int a, int b)
{
    while (a!=0 && b!=0)
    {
        printf("c[%d][%d]=%d\n", a, b, c[a][b]);
        if (s[a][b]==1)
        {
            a--;
            b--;
        }
        else if (s[a][b]==2)
            a--;
        else
            b--;
        
        if(a==0 || b==0)
        {
            printf("c[%d][%d]=%d\n", a, b, c[a][b]);
            break;
        }
    }
}
int main()
{
    lcs_length(7, 6);
    print_path(7, 6);
    
    return 0;
}

1.只用2Xmin(m,n)个表项来替代c[ ][ ]的版本。

2.只用min(m,n)个表项来替代c[ ][ ]的版本。

以上两个优化比较简单

4.最长单调增长子序列

设置状态数组d[i],表示以s[i]这个元素结尾的最长的单调增长子序列的长度。

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//  main.cpp
//  pearls
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#include 
#include 
#define length 9
using namespace std;

int s[length]={2,4,3,5,1,7,6,9,8};
int d[length];
int predecessor[length];//  里面的数字是当前元素的前置元素的坐标
int max(int a, int b)
{
    return a>b? a:b;
}

void print_seq(int index)
{
    if (predecessor[index]maax)
            {
                maax=temp;
                predecessor[i]=j;
            }
        }
        d[i]=maax;
    }
    int maax=-1;
    int tail;
    for (int i=0; imaax)
        {
            maax=d[i];
            tail=i;
        }
    }
    print_seq(tail);
    printf("\n");

    return;
}

int main()
{
    lis_length(length);
    
    return 0;
}

5.最优二叉搜索树

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//  main.cpp
//  pearls
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#include 
#include 
#define keyNum 5 //the num of key
using namespace std;

double p[keyNum+1]={-1, 0.15, 0.1, 0.05, 0.1, 0.2};   // p1, ..., pn
double q[keyNum+1]={0.05, 0.1, 0.05, 0.05, 0.05, 0.1};// q0, q1, ..., qn
double e[keyNum+2][keyNum+2];
double w[keyNum+2][keyNum+2];
int root[keyNum+2][keyNum+2];

void optimal_bst()
{
    for (int i=0; i <= keyNum; i++)
    {
        e[i+1][i] = q[i];
        w[i+1][i] = q[i];
    }
    
    for (int i=1; i <= keyNum; i++)
    {
        for (int j=1; (i+j) <= keyNum+1; j++)
        {
            w[j][i+j-1] = w[j][i+j-1-1] + p[i+j-1] + q[i+j-1];
            e[j][i+j-1] = 100.0;//e[j][i+j], 正无穷大
            for (int r=j; r <= (i+j-1); r++)
            {
                double temp = e[j][r-1] + e[r+1][i+j-1] + w[j][i+j-1];
                if (temp < e[j][i+j-1])
                {
                    e[j][i+j-1] = temp;
                    root[j][i+j-1]=r;
                }
            }
        }
    }
    return;
}

void PRINT_OPTIMAL_BST(int i,int j)
{
    int Root = root[i][j];//当前根结点
    if (i==1 && j==keyNum)
        printf("k_%d为根\n", Root);
    if (i==Root)
    {//如果左子树是叶子
        printf("d_%d为k_%d的左子树\n", i-1, Root);
    }
    else
    {
        printf("k_%d为k_%d的左子树\n", root[i][Root-1], Root);
        PRINT_OPTIMAL_BST(i,Root-1);
    }
    if (j==Root)
    {//如果右子树是叶子
        printf("d_%d为k_%d的右子树\n", j, Root);
    }
    else
    {
        printf("k_%d为k_%d的右子树\n", root[Root+1][j], Root);
        PRINT_OPTIMAL_BST(Root+1,j);
    }
}

int main()
{
    optimal_bst();

    PRINT_OPTIMAL_BST(1, 5);
    
    return 0;
}

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