动态规划算法

本文详细解析了剑指Offer10-II青蛙跳台阶问题,利用动态规划算法求解青蛙跳上n级台阶的不同跳法数量,并给出了具体的算法实现。

题目

剑指 Offer 10- II. 青蛙跳台阶问题

一只青蛙一次可以跳上1级台阶,也可以跳上2级台阶。求该青蛙跳上一个 n 级的台阶总共有多少种跳法。

答案需要取模 1e9+7(1000000007),如计算初始结果为:1000000008,请返回 1。

示例 1:

输入:n = 2
输出:2

示例 2:

输入:n = 7
输出:21

示例 3:

输入:n = 0
输出:1

提示:

  • 0 <= n <= 100

注意:本题与主站 70 题相同:https://leetcode-cn.com/problems/climbing-stairs/

分析

我们看到题目后,首先会想到用常规的思维一步一步求解问题,但很明显常规算法无法完成问题求解,问题只给出青蛙每次跳跃的级数,在n级台阶的情况下,我们无法穷尽中间台阶跳法的组合.那我们就可以考虑几个常用的算法去解决问题.如分治算法,动态规划算法,贪心算法,回溯法等.从问题条件和所要解决的问题来看,由于问题无法拆解为相互独立的子问题去解决,所以无法采用分治算法.另外,此问题并不是求解最优答案的问题,所以从经验来看也太适合采用贪心算法.还有回溯法来说也不太符合.所以,最后我们可以尝试采用动态规划算法来解决此问题.

动态规划算法一般的解决步骤如下:

  1. 明确base状态:base状态是计算的终止或者起点。
  2. 确定状态转移方程:转移方程的话,一定是涉及三个方面的,转移前的状态和转移后的状态,转移条件。如何来确立问题的状态。这就涉及到动态规划的另外一个概念。最有子结构,也叫最优子问题。大规模的难于处理的问题,我们一般的解决思路是拆分成易于解决的子问题,子问题也就形成了子状态。那我们对应于这个具体问题来说,要想求n级台阶的跳法,我们可以先求n-1级台阶的状态转移到n级台阶。回过头来,我们再看前提条件,一只青蛙一次可以跳一级台阶也可以跳两级台阶,那么由n-1到n增加的这一级台阶,青蛙可以从n-1级跳一级台阶到n,也可以从n-2级台阶跳两级台阶到n级。所以,我们可以写处动态转移方程dp[n] = dp[n-1] + dp[n-2]. 

整个问题的算法实现如下:

算法实现

class Solution {
public:
    int numWays(int n) {
        int *dp= new int[n+1];
        if (n == 0 || n == 1)
            return 1;

        dp[0]=dp[1]=1;
        for(int i = 2; i <= n; i++){
            dp[i] = (dp[i-1] + dp[i-2])%1000000007;
        }

        return dp[n];
    }

};

 

基于数据驱动的 Koopman 算子的递归神经网络模型线性化,用于纳米定位系统的预测控制研究(Matlab代码实现)内容概要:本文围绕“基于数据驱动的Koopman算子的递归神经网络模型线性化”展开,旨在研究纳米定位系统的预测控制问题,并提供完整的Matlab代码实现。文章结合数据驱动方法与Koopman算子理论,利用递归神经网络(RNN)对非线性系统进行建模与线性化处理,从而提升纳米级定位系统的精度与动态响应性能。该方法通过提取系统隐含动态特征,构建近似线性模型,便于后续模型预测控制(MPC)的设计与优化,适用于高精度自动化控制场景。文中还展示了相关实验验证与仿真结果,证明了该方法的有效性和先进性。; 适合人群:具备一定控制理论基础和Matlab编程能力,从事精密控制、智能制造、自动化或相关领域研究的研究生、科研人员及工程技术人员。; 使用场景及目标:①应用于纳米级精密定位系统(如原子力显微镜、半导体制造设备)中的高性能控制设计;②为非线性系统建模与线性化提供一种结合深度学习与现代控制理论的新思路;③帮助读者掌握Koopman算子、RNN建模与模型预测控制的综合应用。; 阅读建议:建议读者结合提供的Matlab代码逐段理解算法实现流程,重点关注数据预处理、RNN结构设计、Koopman观测矩阵构建及MPC控制器集成等关键环节,并可通过更换实际系统数据进行迁移验证,深化对方法泛化能力的理解。
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