动态规划是一种通过把原问题分解为相对简单的子问题的方式来求解复杂问题的方法。以下是编写动态规划题目的步骤:
确定状态
定义状态变量,通常表示为 `dp[i][j]` 或 `dp[i]`,其中 `i` 和 `j` 分别表示问题的不同参数或步骤。
状态转移方程
根据问题的特性,写出状态转移方程。这个方程描述了如何从状态 `dp[i-1][j-1]` 或 `dp[i-1]` 转移到状态 `dp[i][j]`。
初始化条件
确定初始状态,即当 `i` 或 `j` 取最小值时,`dp[i][j]` 的值。
计算顺序
从较小的 `i` 和 `j` 开始,逐步计算到较大的 `i` 和 `j`。
实现代码
根据上述思路,选择合适的编程语言和开发环境,将动态规划的逻辑转化为计算机可执行的代码。
下面是一个具体的编程题示例,使用动态规划解决“字符串转换”问题:
题目描述
给定两个单词 `word1` 和 `word2`,请返回将 `word1` 转换成 `word2` 所使用的最少操作数。你可以对一个单词进行如下三种操作:
插入一个字符
删除一个字符
替换一个字符
示例
输入: `word1 = "horse"`, `word2 = "ros"`
输出: `3`
解释: `horse -> rorse` (将 'h' 替换为 'r')
`rorse -> rose` (删除 'r')
`rose -> ros` (删除 'e')
动态规划解法
状态定义
`dp[i][j]` 表示 `word1` 的前 `i` 个字符转换成 `word2` 的前 `j` 个字符所需要的最少操作数。
状态转移方程
如果 `word1[i-1] == word2[j-1]`,则 `dp[i][j] = dp[i-1][j-1]`,因为不需要额外操作。
如果 `word1[i-1] != word2[j-1]`,则 `dp[i][j] = min(dp[i-1][j], dp[i][j-1], dp[i-1][j-1]) + 1`,即考虑插入、删除和替换三种操作。
初始化条件
`dp[j] = j`,因为将空字符串转换成 `word2` 的前 `j` 个字符需要 `j` 次插入操作。
`dp[i] = i`,因为将 `word1` 的前 `i` 个字符转换成空字符串需要 `i` 次删除操作。
代码实现
```python
def min_operations(word1, word2):
m, n = len(word1), len(word2)
dp = [ * (n + 1) for _ in range(m + 1)]
for i in range(m + 1):
for j in range(n + 1):
if i == 0:
dp[i][j] = j
elif j == 0:
dp[i][j] = i
elif word1[i - 1] == word2[j - 1]:
dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1]
else:
dp[i][j] = min(dp[i - 1][j], dp[i][j - 1], dp[i - 1][j - 1]) + 1
return dp[m][n]
```
测试
```python
print(min_operations("horse", "ros")) 输出: 3
```
通过以上步骤,我们可以将动态规划的思想应用到具体的编程题目中,从而有效地解决问题。