动态规划:如果我们有面值为1元、3元和5元的硬币若干枚,如何用最少的硬币凑够11元?

首先我们思考一个问题,如何用最少的硬币凑够i元(i<11)?为什么要这么问呢?两个原因:1.当我们遇到一个大问题时,总是习惯把问题的规模变小,这样便于分析讨论。2.这个规模变小后的问题和原来的问题是同质的,除了规模变小,其它的都是一样的,本质上它还是同一个问题(规模变小后的问题其实是原问题的子问题)。

好了,让我们从最小的i开始吧。当i=0,即我们需要多少个硬币来凑够0元。由于1,3,5都大于0,即没有比0小的币值,因此凑够0元我们最少需要0个硬币。(这个分析很傻是不是?别着急,这个思路有利于我们理清动态规划究竟在做些什么。)这时候我们发现用一个标记来表示这句“凑够0元我们最少需要0个硬币。”会比较方便,如果一直用纯文字来表述,不出一会儿你就会觉得很绕了。那么,我们用d(i)=j来表示凑够i元最少需要j个硬币。于是我们已经得到了d(0)=0,表示凑够0元最小需要0个硬币。当i=1时,只有面值为1元的硬币可用,因此我们拿起一个面值为1的硬币,接下来只需要凑够0元即可,而这个是已经知道答案的,即d(0)=0。所以,d(1)=d(1-1)+1=d(0)+1=0+1=1。当i=2时,仍然只有面值为1的硬币可用,于是我拿起一个面值为1的硬币,接下来我只需要再凑够2-1=1元即可(记得要用最小的硬币数量),而这个答案也已经知道了。所以d(2)=d(2-1)+1=d(1)+1=1+1=2。一直到这里,你都可能会觉得,好无聊,感觉像做小学生的题目似的。因为我们一直都只能操作面值为1的硬币!耐心点,让我们看看i=3时的情况。当i=3时,我们能用的硬币就有两种了:1元的和3元的(5元的仍然没用,因为你需要凑的数目是3元!5元太多了亲)。既然能用的硬币有两种,我就有两种方案。如果我拿了一个1元的硬币,我的目标就变为了:凑够3-1=2元需要的最少硬币数量。即d(3)=d(3-1)+1=d(2)+1=2+1=3。这个方案说的是,我拿3个1元的硬币;第二种方案是我拿起一个3元的硬币,我的目标就变成:凑够3-3=0元需要的最少硬币数量。即d(3)=d(3-3)+1=d(0)+1=0+1=1.这个方案说的是,我拿1个3元的硬币。好了,这两种方案哪种更优呢?记得我们可是要用最少的硬币数量来凑够3元的。所以,选择d(3)=1,怎么来的呢?具体是这样得到的:d(3)=min{d(3-1)+1, d(3-3)+1}。

OK,码了这么多字讲具体的东西,让我们来点抽象的。从以上的文字中,我们要抽出动态规划里非常重要的两个概念:状态和状态转移方程。

上文中d(i)表示凑够i元需要的最少硬币数量,我们将它定义为该问题的”状态”,这个状态是怎么找出来的呢?我在另一篇文章动态规划之背包问题(一)中写过:根据子问题定义状态。你找到子问题,状态也就浮出水面了。最终我们要求解的问题,可以用这个状态来表示:d(11),即凑够11元最少需要多少个硬币。那状态转移方程是什么呢?既然我们用d(i)表示状态,那么状态转移方程自然包含d(i),上文中包含状态d(i)的方程是:d(3)=min{d(3-1)+1, d(3-3)+1}。没错,它就是状态转移方程,描述状态之间是如何转移的。当然,我们要对它抽象一下,

d(i)=min{ d(i-vj)+1 },其中i-vj >=0,vj表示第j个硬币的面值;





#include 

using namespace std;

int coin[3] = { 5, 3, 1 };

int func(int num)
{
	int *d = new int[num + 1];
	d[0] = 0;

	for (int i = 1; i <= num; ++i)
	{
		d[i] = i;
		for (int j = 0; j < 3; ++j)
		{
			if (coin[j] <= i && d[i - coin[j]] + 1 < d[i])
			{
				d[i] = d[i - coin[j]] + 1;
			}
		}
	}

	return d[num];
}

int main()
{
	int n;
	while (cin >> n)
		cout << func(n) << endl;
	return 0;
}


递归:

#include 

using namespace std;

int coin[3] = { 5, 3, 1 };

int func(int num)
{
	if (num == 0)
		return 0;

	for (int i = 0; i < 3; ++i)
	{
		if (num == coin[i])
		{
			cout << coin[i] << ' ';
			return 1;
		}
	}

	for (int i = 0; i < 3; ++i)
	{
		if (num - coin[i] >= 0)
		{
			cout << coin[i] << ' ';
			return func(num - coin[i]) + 1;
		}
	}

}

int main()
{
	int n;
	while (cin >> n)
		cout << endl << func(n) << endl;
	return 0;
}




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