DP全称Dynamic Programming,翻译为动态规划,是一种算法思想。相比于贪心算法、分治算法以及回溯算法,动态规划算法更为高效、稳定。DP的基本思想是通过拆分问题,定义状态,设计状态转移方程,通过子问题的最优解来推导出大问题的最优解。
在计算机领域中,DP算法经常被运用在最优化问题上,例如动态规划求解的背包问题、最长公共子序列问题等等。
在计算机领域中,接口(Interface)是指系统各组成部分之间相互联系的协议规范,是程序员开发软件时的一种契约。
在DP算法中,为了处理每一个子问题,我们需要定义各个子问题的输入和输出。而用DP求解问题时,每一个子问题与其对应的输入、输出规定了一种“接口”。这个接口是将一个子问题与其他子问题解耦的工具,使得算法更加规范、清晰。
DP的实现过程中,将问题划分成为若干个等价子问题,每个子问题都具有DP接口,即输入和输出。我们要分别确定每个子问题的输入和输出,使子问题与外界之间的信息交互最小,尤其是子问题之间的耦合度要最低。
接口的定义应当包含以下内容:
在使用DP算法时,需要对每个子问题的接口进行定义,并且设计状态转移方程时,要根据特定接口的定义来进行计算。
以求解斐波那契数列为例,此问题可以通正常递归以及迭代的方式进行求解。而DP算法是通过设计状态转移方程来处理这个问题。根据DP接口的定义,我们定义输入参数为n,输出为斐波那契数列中第n项的值。
根据斐波那契数列的定义,可得到状态转移方程:F(n) = F(n-1) + F(n-2),而状态转移的初始值定义为:F(0) = 0,F(1) = 1。
根据接口和状态转移方程的定义,我们可以设计一个DP算法来解决斐波那契数列问题。该算法可以减少递归带来的效率低下和重复计算的问题,实现更加高效,代码结构也更为清晰。