为了说明动态规划的这两种方法,举一个最简单的例子:求斐波拉契数列Fibonacci 。先看一下这个问题:
Fibonacci (n) = 1; n = 0
Fibonacci (n) = 1; n = 1
Fibonacci (n) = Fibonacci(n-1) + Fibonacci(n-2)
public int fib(int n)
{
if(n<=0)
return 0;
if(n==1)
return 1;
return fib( n-1)+fib(n-2);
}
//输入6
//输出:8
上面的递归树中的每一个子节点都会执行一次,很多重复的节点被执行,fib(2)被重复执行了5次。由于调用每一个函数的时候都要保留上下文,所以空间上开销也不小。这么多的子节点被重复执行,如果在执行的时候把执行过的子节点保存起来,后面要用到的时候直接查表调用的话可以节约大量的时间。下面就看看动态规划的两种方法怎样来解决斐波拉契数列Fibonacci 数列问题。
(即重复的部分,没有保存,需要重复计算)
①自顶向下的备忘录法
public static int Fibonacci(int n)
{
if(n<=0)
return n;
int []Memo=new int[n+1];
for(int i=0;i<=n;i++)
Memo[i]=-1;
return fib(n, Memo);
}
public static int fib(int n,int []Memo)
{
if(Memo[n]!=-1)
return Memo[n];
//如果已经求出了fib(n)的值直接返回,否则将求出的值保存在Memo备忘录中。
if(n<=2)
Memo[n]=1;
else Memo[n]=fib( n-1,Memo)+fib(n-2,Memo);
return Memo[n];
}
②自底向上的动态规划
备忘录法还是利用了递归,上面算法不管怎样,计算fib(6)的时候最后还是要计算出fib(1),fib(2),fib(3)……,那么何不先计算出fib(1),fib(2),fib(3)……,呢?这也就是动态规划的核心,先计算子问题,再由子问题计算父问题。
public static int fib(int n)
{
if(n<=0)
return n;
int []Memo=new int[n+1];
Memo[0]=0;
Memo[1]=1;
for(int i=2;i<=n;i++)
{
Memo[i]=Memo[i-1]+Memo[i-2];
}
return Memo[n];
}