"动态规划课程设计报告:戳气球问题与算法分析"
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更新于2023-12-29
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个数组拷贝到新的数组中,然后在新数组的两端插入1,这样原问题就转化为了戳气球的问题。接下来,我们就可以定义dp数组来解决问题。
三、分析子问题及其递推关系
定义dp数组dp[i][j]表示戳破气球i和气球j之间的所有气球能得到的最高分数。在i和j之间插入一个气球k(i<k<j),那么此时戳破气球k可得的分数为nums[i]*nums[k]*nums[j],而此时dp[i][j]的值应该是dp[i][k]+dp[k][j]+nums[i]*nums[k]*nums[j]的最大值。因此,可以得到递推关系:
dp[i][j] = max(dp[i][j], dp[i][k]+dp[k][j]+nums[i]*nums[k]*nums[j])
四、确定dp数组的计算顺序
根据递推关系,可以得知dp[i][j]的计算依赖于dp[i][k]、dp[k][j]和nums[i]*nums[k]*nums[j]的值,因此dp数组的计算顺序应该是从长度较短的区间开始,逐步扩大区间长度,直至得到dp[0][n+1]的值。
五、复杂度分析
假设数组的长度为n,那么动态规划的过程中,需要计算每一个dp[i][j]。在计算dp[i][j]时,需要枚举i到j之间的每一个k,因此时间复杂度为O(n^3)。因此,整体的时间复杂度为O(n^3)。而在空间复杂度上,需要一个二维数组dp来存放中间状态,因此空间复杂度为O(n^2)。
六、具体实现代码
根据前面的分析,可以得到动态规划的具体实现代码如下:
```c
int maxCoins(vector<int>& nums) {
int n = nums.size();
vector<vector<int>> dp(n+2, vector<int>(n+2, 0));
vector<int> val(n+2, 1);
for (int i = 1; i <= n; i++) {
val[i] = nums[i-1];
}
for (int len = 3; len <= n+2; len++) {
for (int left = 0; left <= n+2-len; left++) {
int right = left + len - 1;
for (int k = left+1; k < right; k++) {
dp[left][right] = max(dp[left][right], dp[left][k]+dp[k][right]+val[left]*val[k]*val[right]);
}
}
}
return dp[0][n+1];
}
```
七、填表示例寻找最优解和最优方案
为了验证算法的正确性,可以用一些表示例来填表,找到最优解,以及对应的最优方案。
八、总结
通过本次戳气球的动态规划实验,我更加深入地理解了动态规划的思想和应用。在此过程中,我学会了如何对原问题进行调整,如何定义dp数组以及递推关系,以及如何确定dp数组的计算顺序。同时,我也了解了动态规划算法的时间复杂度和空间复杂度分析,在实现代码中也加强了对动态规划算法思想的理解。希望这次实验能够帮助我更好地理解算法设计与分析,从而对算法和数据结构有更深入的认识,也希望可以通过这次实验开启对于算法数据结构等方面的兴趣。希望学有所获,不至于大学四年一无所获。
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