算法分析与设计

王新伟 华东师范大学 副教授

目录

  • 1 第一章 绪论
    • 1.1 本章导学
    • 1.2 第一节 算法概述
    • 1.3 本章试题
  • 2 第二章 递归与分治策略
    • 2.1 本章导学
    • 2.2 第一节 算法总体思想
    • 2.3 第二节 递归
    • 2.4 第三节 防治法
    • 2.5 本章试题
  • 3 第三章 动态规划
    • 3.1 本章导学
    • 3.2 第一节 动态规划算法的概念
    • 3.3 第二节 动态规划算法的基本步骤
    • 3.4 第三节 动态规划算法的基本要素
    • 3.5 第四节 动态规划算法设计策略
    • 3.6 本章试题
  • 4 第四章 贪心算法
    • 4.1 本章导学
    • 4.2 第一节 活动安排问题
    • 4.3 第二节 贪心算法的基本要素
    • 4.4 第三节 最优装载
    • 4.5 第四节 单源最短路径
    • 4.6 第五节 多机调度问题
    • 4.7 本章试题
  • 5 第五章 回溯法
    • 5.1 本章导学
    • 5.2 第一节 回溯法的基本思想
    • 5.3 第二节 回溯法解题的算法框架
    • 5.4 第三节 回溯法的设计策略
    • 5.5 本章试题
  • 6 第六章 分支限界法
    • 6.1 本章导学
    • 6.2 第一节 分支限界法的基本思想
    • 6.3 第二节 动态规划算法的基本步骤
    • 6.4 第三节 0-1背包问题
    • 6.5 第四节 旅行售货员问题
    • 6.6 本章试题
本章导学
  • 1
  • 2
  • 3

动态规划算法的基本思想与分治法类似,是将一个待解决的大问题分解成若干规模较小的子问题,先求解各个子问题,然后依据子问题的解得到原问题的解。但是,适用动态规划算法求解的问题,经分解得到的子问题一般不是相互独立的,也就是说,这类问题具有最优子结构性质和重叠子问题性质。在这样的过程中自然引出递归算法。 

本章首先结合范例介绍最优子结构性质,递归地定义最优值,以及构造最优解。然后,分析子问题的重叠性质。为了克服子问题被反复计算的特征,动态规划算法对每个子问题仅计算一次,并将解保留,当再次需要解词子问题时,只要用常数时间查找解救可以了。在此,介绍了备忘录方法。 

1、 理解动态规划算法的概念。

2、 掌握动态规划算法的基本要素:1)最优子结构性质;2)重叠子问题性质。

3、 通过范例学习动态规划算法的设计方法。应用范例包括: 1)矩阵连乘问题;2)最长公共子序列问题; 3)流水作业调度;背包问题; 4)背包问题。 

重点:要正确把握动态规划算法的特征,对于具有最优子结构和重叠子问题性质的问题,运用动态规划算法求解的效率是良好的。针对具体问题,学会实现动态规划算法。

难点:分析问题是否具有最优子结构和重叠子问题性质,针对具有这两个性质的问题,遵循动态规划算法的设计步骤,设计有效的算法。

动态规划算法适用于解最优化问题,掌握算法设计的步骤: 1) 找出最优解的性质,并刻画其结构特征; 2) 递归地定义最优值; 3) 以自底向上的方式计算出最优值; 4) 根据计算最优值的过程中得到的信息,构造最优解。 

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