動態規劃的空間優化, 以最長公共子序列為例
阿新 • • 發佈:2018-12-19
最簡單的直接按照遞推式去寫
#include <stdio.h> #include <string.h> char a[1001], b[1001]; int tag[1001][1001]; #define max(a, b) a > b ? a : b int f(int i, int j) { if (i < 0 || j < 0) return 0; if (tag[i][j] != -1) return tag[i][j]; if (a[i] == b[j]) return tag[i][j] = f(i - 1, j - 1) + 1; else return tag[i][j] = Max(f(i - 1, j), f(i, j - 1)); } int main() { int N; scanf("%d", &N); while (N--) { memset(tag, -1, sizeof(tag)); scanf("%s %s", a, b); printf("%d\n", f(strlen(a) - 1, strlen(b) - 1)); } return 0; }
空間消耗tag[1005][1005] + 遞迴棧記憶體的消耗
所以第一步的優化就是用迴圈來替代遞迴,減少找記憶體的消耗
#include <stdio.h> #include <string.h> char a[1001], b[1001]; int dp[1005][1005] = {0}; #define max(a, b) a > b ? a : b int f(int len1, int len2) { memset(dp, 0, sizeof(dp)); for (int i = 1; i <= len1; i++) { for (int j = 1; j <= len2; j++) { if (a[i - 1] != b[j - 1]) dp[i][j] = max(dp[i - 1][j], dp[i][j - 1]); else dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + 1; } } return dp[len1][len2]; } int main() { int N; scanf("%d", &N); while (N--) { scanf("%s %s", a, b); printf("%d\n", f(strlen(a), strlen(b))); } return 0; }
迴圈版本輔助空間就是一個dp[1005][1005],但是可以到我們計算f(i, j)時,只需要dp[i][j]的第i-1、i行,而不需要一整個陣列,所以我們可以用dp1[1005], dp2[1005], 來儲存之前的最優解,當計算完dp2後,交換指標,讓之前的dp2陣列做最優解,用dp1陣列繼續計算下去。
#include <iostream> #include <cstdio> #include <cstring> using namespace std; char s1[1005], s2[1005]; int f(int len1, int len2) { int tag1[1005] = {0}, tag2[1005]; int *q, *p, *t; p = tag1; q = tag2; for (int i = 1; i <= len1; i++) { for (int j = 1; j <= len2; j++) { if (s1[i - 1] == s2[j - 1]) q[j] = p[j - 1] + 1; else q[j] = max(p[j], q[j - 1]); } t = p; p = q; q = t; } return p[len2]; } int main() { int casen; scanf("%d", &casen); while (casen--) { scanf("%s%s", s1, s2); printf("%d\n", f(strlen(s1), strlen(s2))); } return 0; }
這樣動態規劃的空間就是dp1[1005] + dp2[1005], 空間優化到O(n)的時間複雜度,準確的說是2*n的輔助空間。
仔細分析遞推式,我們計算f(i, j)其實最終只用到了f(i - 1, j) f(i - 1, j - 1) , f(i, j - 1)三個變數,所以當我們計算完一行最優價時, 我們就有了f(i - 1, j - 1)、f(i - 1, j),但是缺一個f(i, j - 1),但是當我們計算到f(i, j)時,其實f(i, j - 1)已經有結果了,只是f(i, j - 1)的結果把f(i - 1, j - 1)給覆蓋了,所以實際上我們只需要一個dp[1005], 然後用一個pre來儲存f(i - 1, j - 1)的值即可
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>
using namespace std;
char s1[1005], s2[1005];
int f(int l1, int l2)
{
int tag[1005] = {0};
int pre, t;
for (int i = 1; i <= l1; i++)
{
pre = 0;
for (int j = 1; j <= l2; j++)
{
t = tag[j];
if (s1[i - 1] == s2[j - 1]) tag[j] = pre + 1;
else tag[j] = max(tag[j], tag[j - 1]);
pre = t;
}
}
return tag[l2];
}
int main()
{
int casen;
scanf("%d", &casen);
while (casen--)
{
scanf("%s%s", s1, s2);
printf("%d\n", f(strlen(s1), strlen(s2)));
}
return 0;
}
此時空間複雜度到了到了真正的n