【动态规划】初识,钢条切割问题

正文之前

其实动态规划老早之前就看过, 但是可惜的是印象不深,到今天彻底忘得差不多了,这两天看《算法导论》终于让我啃下了二叉搜索树和红黑树两个家伙,虽然还未曾熟练于胸,但是基本能用了。。。现在看到了动态规划,这就不得不来搞一搞了。。以一个最简单的钢条切割的示例来详解下我的收获

正文

首先发代码,这个是自底向上的版本,其他的版本不做多的解释,这个最好用最直观。

#include <iostream>
#include<time.h>
using namespace std;

int max(int a,int b){
    return a>b?a:b;
}
int BOTTOM_UP_CUT(int p[], int n){
    int r[n];
    r[0]=0;
    for (int i = 1; i <= n; ++i)
    {
        int q=0;
        for (int j = 1; j <= i && j<11; ++j)
        {
            q = max(q,p[j] + r[i-j]);
        }
        r[i] = q;
    }
    return r[n];
}

int main(){
    //输入数据
    int p[11] = {0,1,5,8,9,10,17,17,20,24,30};
    //输入数据
    clock_t start = clock();
    cout<<BOTTOM_UP_CUT(p,10)<<endl;
    cout<<"Usage of Time: "<<clock()-start<<endl;;
    return 0;
}

结果也是喜人:

大概的意思就是:

0 段 ---> 售价:0
1 段 ---> 售价:1
2 段 ---> 售价:5
3 段 ---> 售价:8
4 段 ---> 售价:9
5 段 ---> 售价:10
6 段 ---> 售价:17
7 段 ---> 售价:17
8 段 ---> 售价:20
9 段 ---> 售价:24
10 段 ---> 售价:30

需要我们规划一个算法来解出对于任意的长度n,又怎样的切割方式来获取最大的利润?

那么,我们以自底向上的思想来考虑的话,对于任何一个长度n的钢条,最大利润下的分割方案总是由左边的一段长度i和另外一段组合(还要继续细分)长度n-i组成。假设最佳方案下的i不变,那么我们只要考虑n-i的分割方案。于是我们就可以考虑n-i长度的钢条如何切割。(至于如何确定i?当然是遍历了~)然后这么一直考虑下去,最后总归会到1这个长度的。这样的话就无法继续细分。所以我们完全有:

那么代码就很好解释了

  1. 初始化r[0] = 0,这个意思是长度为0的时候总收益为0;
int BOTTOM_UP_CUT(int p[], int n){
    int r[n];
    r[0]=0;

对于左边的i的长度,我们理所当然的从1开始算起,这样的话,就可以直接利用r[1] = max(p[1],p[1]+r[0] )算出来了。这样,当我们需要算r[2]的时候,就可以看看,到底是p[1]+r[1] 大还是p[2]+r[0]大了。。然后就这么一路平推过去。。

    for (int i = 1; i <= n; ++i)
    {

q是在一次i分段过程中,设置的最大收益寄存器。

        int q=0;

这个过程就是来考察既定的左边段长i下如何获得右边n-i的最大收益的循环了。别看一开始就用上了r,但是考虑到我们的i从1开始,所以一开始只需要r[0]就可以计算出r[1],等到后面要别的了。就会发现前面已经把所有的子问题都铺垫好了。

        for (int j = 1; j <= i && j<11; ++j)
        {
            q = max(q,p[j] + r[i-j]);
        }

不得不说这个q真的用的妙,初始为0的话,完全就可以视作为r[0]使用。而后每一次循环结束都会刷新它的值,也就是对于n-i这一段,如果再把它细分,每一次细分之下的结果中的最大值会放到q中去,自然而然,一轮循环下来,q就存储了r[n-i]的最大值了。。

        r[i] = q;
    }
    return r[n];
}

正文之后

不缩了不缩了。。撤撤撤。。准备吃饭去了晚上还接了个音控岗的班还要去冲饮水卡。。贼恼火。。。

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