Python编程:动态规划与常用库应用
1. 动态规划简介
在某些递归计算中,会出现重复计算的问题。例如,在计算过程中,V2 可能会被多次计算。当 n 变得很大时,这种重复计算会变得非常浪费资源。计算 V20 时,V2 会被计算 4,181 次;计算 V40 时,V2 会被计算 63,245,986 次。
为了解决这个问题,可以采用动态规划的方法。动态规划有两种常见的方法:
1.1 自底向上方法
自底向上方法通过填充一个表格(称为查找表)来解决问题。它从最小的子问题开始,逐步解决更大的子问题,直到得到我们感兴趣的结果。这种方法的优点是每个子问题只被解决一次,避免了重复计算。例如,函数 virahanka2() 实现了这种方法。
1.2 自顶向下方法
自顶向下方法是递归的。它在计算之前会检查是否已经存储了结果。如果没有,则递归计算结果并将其存储在表格中。函数 virahanka3() 展示了这种方法。
1.3 记忆化方法
Python 中的“装饰器” memoize 可以实现记忆化功能。它会存储函数每次调用的结果以及使用的参数。如果后续使用相同的参数调用函数,它会直接返回存储的结果,而不是重新计算。
下面是一个简单的流程图,展示了动态规划的基本流程:
graph TD;
A[开始] --> B[检查是否有存储结果];
B -- 有 --> C[返回存储结果];
B -- 无 --> D[计算结果];
D --> E
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