动态规划。力扣:509. 斐波那契数

如果某一问题有很多重叠子问题,使用动态规划是最有效的。
动态规划中每一个状态一定是由上一个状态推导出来的。
对于动态规划问题,我将拆解为如下五步曲。
1:确定dp数组(dp table)以及下标的含义
2:确定递推公式
3:dp数组如何初始化
4:确定遍历顺序
5:举例推导dp数组
一些同学可能想为什么要先确定递推公式,然后在考虑初始化呢?
因为一些情况是递推公式决定了dp数组要如何初始化!
做动规的题目,写代码之前一定要把状态转移在dp数组的上具体情况模拟一遍,心中有数,确定最后推出的是想要的结果。

如果打印出来和自己预先模拟推导是一样的,那么就是自己的递归公式、初始化或者遍历顺序有问题了。
如果和自己预先模拟推导的不一样,那么就是代码实现细节有问题。

发出这样的问题之前,其实可以自己先思考这三个问题:
这道题目我举例推导状态转移公式了么?
我打印dp数组的日志了么?
打印出来了dp数组和我想的一样么?

例:
力扣:509. 斐波那契数
题目:
斐波那契数 (通常用 F(n) 表示)形成的序列称为 斐波那契数列 。该数列由 0 和 1 开始,后面的每一项数字都是前面两项数字的和。也就是:
F(0) = 0,F(1) = 1
F(n) = F(n - 1) + F(n - 2),其中 n > 1
给定 n ,请计算 F(n) 。

动规五部曲:
这里我们要用一个一维dp数组来保存递归的结果。
1:确定dp数组以及下标的含义
dp[i]的定义为:第i个数的斐波那契数值是dp[i]
2:确定递推公式
为什么这是一道非常简单的入门题目呢?
因为题目已经把递推公式直接给我们了:状态转移方程 dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2];
3:dp数组如何初始化
题目中把如何初始化也直接给我们了,如下:
dp[0] = 0;
dp[1] = 1;
4:确定遍历顺序
从递归公式dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2];中可以看出,dp[i]是依赖 dp[i - 1] 和 dp[i - 2],那么遍历的顺序一定是从前到后遍历的
5:举例推导dp数组
按照这个递推公式dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2],我们来推导一下,当N为10的时候,dp数组应该是如下的数列:
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55
如果代码写出来,发现结果不对,就把dp数组打印出来看看和我们推导的数列是不是一致的。

代码:

class Solution {
public:
    int fib(int N) {
        if (N <= 1) return N;
        vector<int> dp(N + 1);
        dp[0] = 0;
        dp[1] = 1;
        for (int i = 2; i <= N; i++) {
            dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2];
        }
        return dp[N];
    }
};

当然可以发现,我们只需要维护两个数值就可以了,不需要记录整个序列。

class Solution {
public:
    int fib(int N) {
        if (N <= 1) return N;
        int dp[2];
        dp[0] = 0;
        dp[1] = 1;
        for (int i = 2; i <= N; i++) {
            int sum = dp[0] + dp[1];
            dp[0] = dp[1];
            dp[1] = sum;
        }
        return dp[1];
    }
};

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