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2023-07-21 21:53:15 +08:00
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commit 872edb67c1
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@@ -2832,22 +2832,29 @@
<ul class="md-nav__list" data-md-component="toc" data-md-scrollfix>
<li class="md-nav__item">
<a href="#1441" class="md-nav__link">
14.4.1. &nbsp; 方法一:暴力搜索
<a href="#_1" class="md-nav__link">
方法一:暴力搜索
</a>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#1442" class="md-nav__link">
14.4.2. &nbsp; 方法二:记忆化搜索
<a href="#_2" class="md-nav__link">
方法二:记忆化搜索
</a>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#1443" class="md-nav__link">
14.4.3. &nbsp; 方法三:动态规划
<a href="#_3" class="md-nav__link">
方法三:动态规划
</a>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#_4" class="md-nav__link">
状态压缩
</a>
</li>
@@ -2967,6 +2974,8 @@
@@ -3102,6 +3111,34 @@
<li class="md-nav__item">
<a href="../../chapter_greedy/max_product_cutting_problem/" class="md-nav__link">
<span class="md-ellipsis">
15.4. &nbsp; 最大切分乘积问题
</span>
<span class="md-status md-status--new" title="最近添加">
</span>
</a>
</li>
</ul>
</nav>
@@ -3292,22 +3329,29 @@
<ul class="md-nav__list" data-md-component="toc" data-md-scrollfix>
<li class="md-nav__item">
<a href="#1441" class="md-nav__link">
14.4.1. &nbsp; 方法一:暴力搜索
<a href="#_1" class="md-nav__link">
方法一:暴力搜索
</a>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#1442" class="md-nav__link">
14.4.2. &nbsp; 方法二:记忆化搜索
<a href="#_2" class="md-nav__link">
方法二:记忆化搜索
</a>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#1443" class="md-nav__link">
14.4.3. &nbsp; 方法三:动态规划
<a href="#_3" class="md-nav__link">
方法三:动态规划
</a>
</li>
<li class="md-nav__item">
<a href="#_4" class="md-nav__link">
状态压缩
</a>
</li>
@@ -3370,7 +3414,7 @@ dp[i, c] = \max(dp[i-1, c], dp[i-1, c - wgt[i-1]] + val[i-1])
<p class="admonition-title">Tip</p>
<p>完成以上三步后,我们可以直接实现从底至顶的动态规划解法。而为了展示本题包含的重叠子问题,本文也同时给出从顶至底的暴力搜索和记忆化搜索解法。</p>
</div>
<h2 id="1441">14.4.1. &nbsp; 方法一:暴力搜索<a class="headerlink" href="#1441" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<h3 id="_1">方法一:暴力搜索<a class="headerlink" href="#_1" title="Permanent link">&para;</a></h3>
<p>搜索代码包含以下要素:</p>
<ul>
<li><strong>递归参数</strong>:状态 <span class="arithmatex">\([i, c]\)</span> <strong>返回值</strong>:子问题的解 <span class="arithmatex">\(dp[i, c]\)</span></li>
@@ -3517,7 +3561,7 @@ dp[i, c] = \max(dp[i-1, c], dp[i-1, c - wgt[i-1]] + val[i-1])
<p><img alt="0-1 背包的暴力搜索递归树" src="../knapsack_problem.assets/knapsack_dfs.png" /></p>
<p align="center"> Fig. 0-1 背包的暴力搜索递归树 </p>
<h2 id="1442">14.4.2. &nbsp; 方法二:记忆化搜索<a class="headerlink" href="#1442" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<h3 id="_2">方法二:记忆化搜索<a class="headerlink" href="#_2" title="Permanent link">&para;</a></h3>
<p>为了防止重复求解重叠子问题,我们借助一个记忆列表 <code>mem</code> 来记录子问题的解,其中 <code>mem[i][c]</code> 对应解 <span class="arithmatex">\(dp[i, c]\)</span></p>
<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="2:11"><input checked="checked" id="__tabbed_2_1" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_2" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_3" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_4" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_5" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_6" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_7" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_8" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_9" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_10" name="__tabbed_2" type="radio" /><input id="__tabbed_2_11" name="__tabbed_2" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_2_1">Java</label><label for="__tabbed_2_2">C++</label><label for="__tabbed_2_3">Python</label><label for="__tabbed_2_4">Go</label><label for="__tabbed_2_5">JavaScript</label><label for="__tabbed_2_6">TypeScript</label><label for="__tabbed_2_7">C</label><label for="__tabbed_2_8">C#</label><label for="__tabbed_2_9">Swift</label><label for="__tabbed_2_10">Zig</label><label for="__tabbed_2_11">Dart</label></div>
<div class="tabbed-content">
@@ -3689,7 +3733,7 @@ dp[i, c] = \max(dp[i-1, c], dp[i-1, c - wgt[i-1]] + val[i-1])
<p><img alt="0-1 背包的记忆化搜索递归树" src="../knapsack_problem.assets/knapsack_dfs_mem.png" /></p>
<p align="center"> Fig. 0-1 背包的记忆化搜索递归树 </p>
<h2 id="1443">14.4.3. &nbsp; 方法三:动态规划<a class="headerlink" href="#1443" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<h3 id="_3">方法三:动态规划<a class="headerlink" href="#_3" title="Permanent link">&para;</a></h3>
<p>动态规划解法本质上就是在状态转移中填充 <span class="arithmatex">\(dp\)</span> 表的过程,代码如下所示。</p>
<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="3:11"><input checked="checked" id="__tabbed_3_1" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_2" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_3" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_4" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_5" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_6" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_7" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_8" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_9" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_10" name="__tabbed_3" type="radio" /><input id="__tabbed_3_11" name="__tabbed_3" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_3_1">Java</label><label for="__tabbed_3_2">C++</label><label for="__tabbed_3_3">Python</label><label for="__tabbed_3_4">Go</label><label for="__tabbed_3_5">JavaScript</label><label for="__tabbed_3_6">TypeScript</label><label for="__tabbed_3_7">C</label><label for="__tabbed_3_8">C#</label><label for="__tabbed_3_9">Swift</label><label for="__tabbed_3_10">Zig</label><label for="__tabbed_3_11">Dart</label></div>
<div class="tabbed-content">
@@ -3890,7 +3934,8 @@ dp[i, c] = \max(dp[i-1, c], dp[i-1, c - wgt[i-1]] + val[i-1])
</div>
</div>
</div>
<p><strong>最后考虑状态压缩</strong>。以上代码中的数组 <code>dp</code> 占用 <span class="arithmatex">\(O(n \times cap)\)</span> 空间。由于每个状态都只与其上一行的状态有关,因此我们可以使用两个数组滚动前进,将空间复杂度从 <span class="arithmatex">\(O(n^2)\)</span> 将低至 <span class="arithmatex">\(O(n)\)</span> 。代码省略,有兴趣的同学可以自行实现。</p>
<h3 id="_4">状态压缩<a class="headerlink" href="#_4" title="Permanent link">&para;</a></h3>
<p>最后考虑状态压缩。以上代码中的数组 <code>dp</code> 占用 <span class="arithmatex">\(O(n \times cap)\)</span> 空间。由于每个状态都只与其上一行的状态有关,因此我们可以使用两个数组滚动前进,将空间复杂度从 <span class="arithmatex">\(O(n^2)\)</span> 将低至 <span class="arithmatex">\(O(n)\)</span> 。代码省略,有兴趣的同学可以自行实现。</p>
<p>那么,我们是否可以仅用一个数组实现状态压缩呢?观察可知,每个状态都是由正上方或左上方的格子转移过来的。假设只有一个数组,当遍历到第 <span class="arithmatex">\(i\)</span> 行时,该数组存储的仍然是第 <span class="arithmatex">\(i-1\)</span> 行的状态,<strong>为了避免左方区域的格子在状态转移中被覆盖,应该采取倒序遍历</strong></p>
<p>以下动画展示了在单个数组下从第 <span class="arithmatex">\(i=1\)</span> 行转换至第 <span class="arithmatex">\(i=2\)</span> 行的过程。建议你思考一下正序遍历和倒序遍历的区别。</p>
<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="5:6"><input checked="checked" id="__tabbed_5_1" name="__tabbed_5" type="radio" /><input id="__tabbed_5_2" name="__tabbed_5" type="radio" /><input id="__tabbed_5_3" name="__tabbed_5" type="radio" /><input id="__tabbed_5_4" name="__tabbed_5" type="radio" /><input id="__tabbed_5_5" name="__tabbed_5" type="radio" /><input id="__tabbed_5_6" name="__tabbed_5" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_5_1">&lt;1&gt;</label><label for="__tabbed_5_2">&lt;2&gt;</label><label for="__tabbed_5_3">&lt;3&gt;</label><label for="__tabbed_5_4">&lt;4&gt;</label><label for="__tabbed_5_5">&lt;5&gt;</label><label for="__tabbed_5_6">&lt;6&gt;</label></div>