关于动态规划算法

​不去关注一些所谓算法,其实不知道其中味道如何,闲来无事:

 

最近看了下动态规划算法(LeetCodez中级题目),感觉蛮有意思的

先看下要求:

一个机器人位于一个 m x n 网格的左上角 (起始点在下图中标记为 “Start” )。

机器人每次只能向下或者向右移动一步。机器人试图达到网格的右下角(在下图中标记为 “Finish” )。

 

问总共有多少条不同的路径?

 

 

eg:

输入:m = 3, n = 2
输出:3
解释:
从左上角开始,总共有 3 条路径可以到达右下角。
1. 向右 -> 向下 -> 向下
2. 向下 -> 向下 -> 向右
3. 向下 -> 向右 -> 向下

 

eg:
输入:m = 7, n = 3
输出:28

 

来源:力扣(LeetCode)
链接:https://leetcode.cn/problems/unique-paths

其实最容易想到的:(一般是多少种可能,就是排列组合问题)

每次走完都要走 m+n-2 步骤,根据一层层深度,实际上这个是离散数据的问题

相当于 C(m+n-2, min(m-1,n-1))


 不知道离散数学(这个是基础),这样就很简单了。

 

验证下:

3 7,那么n=8,m=2,即 8*7/(2*1) = 28

3 2   那么n=3,m=1,即3/1 = 3

3 3   那么n=4,m=2,即 4*3/(2*1) = 6

但这个存在一个问题,当n,m比较大的时候,计算会有溢出的风险。

例如: 10 10

此时n=18,m=9,相当于18*17........10 这个数字非常大


那么,有没有更方便的方法?

 

路线规划问题,直接分析代码(反正刚开始我也是没有想到这样的代码)

//////看注释即可
int uniquePaths(int m, int n) {        
        vector<vector<int>> f(m, vector<int>(n));        ///< 二维数组
    
        //////////
        for (int i = 0; i < m; ++i) {
            f[i][0] = 1;    ///< 第一行全为1,只有一种可能,从左边过来
        }
        for (int j = 0; j < n; ++j) {
            f[0][j] = 1;    ///< 第一列为1,只有一种可能,从上边过来
        }


        for (int i = 1; i < m; ++i) {
            for (int j = 1; j < n; ++j) {
                f[i][j] = f[i - 1][j] + f[i][j - 1];    ///< 从1,1开始计算,经过改点有多少种方法。即:左边有多少方法,上面过来有多少种方法,那么该点就两个方向相加的方法。

                /////这里的概念一定要清晰,到达某个点的道路,是左边条数+上面条数
//eg:(1,1)=2;
//(2,3)=3;
//(3,3)=6;///< =(2,3)+(3,2)
            }
        }
        return f[m - 1][n - 1];
    }

大概如图,这么个意思:


 这个莫非是杨辉三角?是的,就是著名的杨辉三角

 

 

当然,正常不会有这么简单算法。

例如,某个点是障碍点,且该点是不允许经过的,那么,代码要改下,原理类似:

到达某个点的道路,是左边条数+上面条数

 

【难度加大:⭐⭐⭐⭐】

其他条件不变,增加障碍物:

现在考虑网格中有障碍物。

网格中的障碍物和空位置分别用 1 和 0 来表示

分析:

1.如果该点是障碍物,那么不管其前序到达多少,此时该点为0

2. 如果障碍物出现在第一行或第一列,那么改点以及后续点都到达数量为0

//////嗯,这里要考虑特殊情况,就是当第一个点就是障碍物时,此时直接返回0

show code

int uniquePathsWithObstacles(vector<vector<int>>& f) {
        int m = f.size();
        int n = f[0].size();

        ///特殊情况,第一个点就是障碍物,此时为0
        if(f[0][0] == 1) {
            return 0;
        }
        
        //////////
        for (int i = 0; i < m; ++i) {
            if(f[i][0] == 1) {  
                ///当该点出现障碍物,那么意味着,后续点都是不可到达的
                for(int k = i;k < m;++k) {
                    f[k][0] = 0;                 
                }
                i = m;
                break;
            } else {
                 f[i][0] = 1;    ///< 第一行全为1,只有一种可能,从左边过来
            }           
        }

        ///跳过第一点(这里跟上面不一致,实际上0,0 已经处理过)
        for (int j = 1; j < n; ++j) {
            if(f[0][j] == 1) {
                ///当该点出现障碍物,那么意味着,后续点都是不可到达的
                for(int k = j;k < n;++k) {
                    f[0][k] = 0; 
                }
                j = n;
                break;
            } else {
                 f[0][j] = 1;   
            }
        }

        for (int i = 1; i < m; ++i) {
            for (int j = 1; j < n; ++j) {
                if(f[i][j] == 1) {
                    f[i][j] = 0;   ///< 该点是障碍物时,直接=0
                } else {
                    f[i][j] = f[i - 1][j] + f[i][j - 1]; 
                }                 
            }
        }
        return f[m - 1][n - 1];
    }

 

如下图所示,这样应该比较直观点吧


 

离扫地机器人爬取路径又近了一步

posted @ 2023-02-18 16:11  小刚学长  阅读(5)  评论(0编辑  收藏  举报