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2023-07-26 10:57:40 +08:00
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@@ -228,6 +228,30 @@ $$
[class]{}-[func]{unboundedKnapsackDP}
```
=== "Rust"
```rust title="unbounded_knapsack.rs"
/* 完全背包:动态规划 */
fn unbounded_knapsack_dp(wgt: &[i32], val: &[i32], cap: usize) -> i32 {
let n = wgt.len();
// 初始化 dp 表
let mut dp = vec![vec![0; cap + 1]; n + 1];
// 状态转移
for i in 1..=n {
for c in 1..=cap {
if wgt[i - 1] > c as i32 {
// 若超过背包容量,则不选物品 i
dp[i][c] = dp[i - 1][c];
} else {
// 不选和选物品 i 这两种方案的较大值
dp[i][c] = std::cmp::max(dp[i - 1][c], dp[i][c - wgt[i - 1] as usize] + val[i - 1]);
}
}
}
return dp[n][cap];
}
```
### 状态压缩
由于当前状态是从左边和上边的状态转移而来,**因此状态压缩后应该对 $dp$ 表中的每一行采取正序遍历**。
@@ -443,6 +467,30 @@ $$
[class]{}-[func]{unboundedKnapsackDPComp}
```
=== "Rust"
```rust title="unbounded_knapsack.rs"
/* 完全背包:状态压缩后的动态规划 */
fn unbounded_knapsack_dp_comp(wgt: &[i32], val: &[i32], cap: usize) -> i32 {
let n = wgt.len();
// 初始化 dp 表
let mut dp = vec![0; cap + 1];
// 状态转移
for i in 1..=n {
for c in 1..=cap {
if wgt[i - 1] > c as i32 {
// 若超过背包容量,则不选物品 i
dp[c] = dp[c];
} else {
// 不选和选物品 i 这两种方案的较大值
dp[c] = std::cmp::max(dp[c], dp[c - wgt[i - 1] as usize] + val[i - 1]);
}
}
}
dp[cap]
}
```
## 14.5.2.   零钱兑换问题
背包问题是一大类动态规划问题的代表,其拥有很多的变种,例如零钱兑换问题。
@@ -724,6 +772,35 @@ $$
[class]{}-[func]{coinChangeDP}
```
=== "Rust"
```rust title="coin_change.rs"
/* 零钱兑换:动态规划 */
fn coin_change_dp(coins: &[i32], amt: usize) -> i32 {
let n = coins.len();
let max = amt + 1;
// 初始化 dp 表
let mut dp = vec![vec![0; amt + 1]; n + 1];
// 状态转移:首行首列
for a in 1..= amt {
dp[0][a] = max;
}
// 状态转移:其余行列
for i in 1..=n {
for a in 1..=amt {
if coins[i - 1] > a as i32 {
// 若超过背包容量,则不选硬币 i
dp[i][a] = dp[i - 1][a];
} else {
// 不选和选硬币 i 这两种方案的较小值
dp[i][a] = std::cmp::min(dp[i - 1][a], dp[i][a - coins[i - 1] as usize] + 1);
}
}
}
if dp[n][amt] != max { return dp[n][amt] as i32; } else { -1 }
}
```
下图展示了零钱兑换的动态规划过程,和完全背包非常相似。
=== "<1>"
@@ -991,6 +1068,33 @@ $$
[class]{}-[func]{coinChangeDPComp}
```
=== "Rust"
```rust title="coin_change.rs"
/* 零钱兑换:状态压缩后的动态规划 */
fn coin_change_dp_comp(coins: &[i32], amt: usize) -> i32 {
let n = coins.len();
let max = amt + 1;
// 初始化 dp 表
let mut dp = vec![0; amt + 1];
dp.fill(max);
dp[0] = 0;
// 状态转移
for i in 1..=n {
for a in 1..=amt {
if coins[i - 1] > a as i32 {
// 若超过背包容量,则不选硬币 i
dp[a] = dp[a];
} else {
// 不选和选硬币 i 这两种方案的较小值
dp[a] = std::cmp::min(dp[a], dp[a - coins[i - 1] as usize] + 1);
}
}
}
if dp[amt] != max { return dp[amt] as i32; } else { -1 }
}
```
## 14.5.3. &nbsp; 零钱兑换问题 II
!!! question
@@ -1231,6 +1335,34 @@ $$
[class]{}-[func]{coinChangeIIDP}
```
=== "Rust"
```rust title="coin_change_ii.rs"
/* 零钱兑换 II动态规划 */
fn coin_change_ii_dp(coins: &[i32], amt: usize) -> i32 {
let n = coins.len();
// 初始化 dp 表
let mut dp = vec![vec![0; amt + 1]; n + 1];
// 初始化首列
for i in 0..= n {
dp[i][0] = 1;
}
// 状态转移
for i in 1..=n {
for a in 1..=amt {
if coins[i - 1] > a as i32 {
// 若超过背包容量,则不选硬币 i
dp[i][a] = dp[i - 1][a];
} else {
// 不选和选硬币 i 这两种方案的较小值
dp[i][a] = dp[i - 1][a] + dp[i][a - coins[i - 1] as usize];
}
}
}
dp[n][amt]
}
```
### 状态压缩
状态压缩处理方式相同,删除硬币维度即可。
@@ -1431,3 +1563,28 @@ $$
```dart title="coin_change_ii.dart"
[class]{}-[func]{coinChangeIIDPComp}
```
=== "Rust"
```rust title="coin_change_ii.rs"
/* 零钱兑换 II状态压缩后的动态规划 */
fn coin_change_ii_dp_comp(coins: &[i32], amt: usize) -> i32 {
let n = coins.len();
// 初始化 dp 表
let mut dp = vec![0; amt + 1];
dp[0] = 1;
// 状态转移
for i in 1..=n {
for a in 1..=amt {
if coins[i - 1] > a as i32 {
// 若超过背包容量,则不选硬币 i
dp[a] = dp[a];
} else {
// 不选和选硬币 i 这两种方案的较小值
dp[a] = dp[a] + dp[a - coins[i - 1] as usize];
}
}
}
dp[amt]
}
```