动态规划——1 计算二项式系数

本文介绍了一种使用动态规划计算二项式系数的方法,通过构建二维数组逐步求解,展示了O(nk)的时间复杂度实现过程。

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/**
 * 计算二项式系数 <br/>
 * 动态规划
 * O(nk)
 * 
 * @author chenxuegui
 * 
 */
public class BinomialCoefficient
{
	public static void main(String[] args)
	{
		int n = 4;
		int k = 3;
		System.out.println(binomial(new int[n+1][n+1], n, k));

	}

	/**
	 * 计算二项式系数
	 * @param recode
	 * @param n
	 * @param k
	 * @return
	 */
	public static int binomial(int[][] recode, int n, int k)
	{
		for (int i = 0; i <= n; i++)
		{
			for (int j = 0; j <= Math.min(k, i); j++)
			{
				if (j == i || j == 0)
				{
					recode[i][j] = 1;
				}
				else
				{
					recode[i][j] = recode[i - 1][j] + recode[i - 1][j - 1];
				}
			}
		}
		
		return recode[n][k];

	}

}

### 动态规划计算二项式系数 动态规划是一种有效的算法设计策略,特别适用于解决具有重叠子问题和最优子结构性质的问题[^1]。在计算二项式系数 \( C(n, k) \) 的过程中,可以通过构建一张二维表格存储中间结果来避免重复计算,从而显著提高效率。 以下是基于动态规划的 C 语言实现代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 使用动态规划计算二项式系数 int binomialCoeff(int n, int k) { // 创建一个 (n+1)×(k+1) 大小的数组 dp 来保存中间结果 int **dp = (int **)malloc((n + 1) * sizeof(int *)); for (int i = 0; i <= n; ++i) { dp[i] = (int *)calloc(k + 1, sizeof(int)); } // 初始化边界条件 for (int i = 0; i <= n; ++i) { dp[i][0] = 1; // 当 k=0 时,C(i, 0)=1 } for (int j = 0; j <= k && j <= n; ++j) { // 防止越界 dp[j][j] = 1; // 当 k=i 时,C(i, i)=1 } // 填充 dp 表格 for (int i = 1; i <= n; ++i) { for (int j = 1; j <= k && j < i; ++j) { dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + dp[i - 1][j]; // 根据递推公式填充 } } // 获取最终结果 int result = dp[n][k]; // 清理内存 for (int i = 0; i <= n; ++i) { free(dp[i]); } free(dp); return result; } int main() { int n, k; printf("Enter the values of n and k: "); scanf("%d %d", &n, &k); if (k > n || n < 0 || k < 0) { printf("Invalid input.\n"); return 1; } printf("Binomial coefficient C(%d, %d) is %d\n", n, k, binomialCoeff(n, k)); return 0; } ``` #### 解析 上述代码实现了动态规划的核心思想——通过自底向上的方式逐步解决问题,利用记忆化存储减少冗余计算。具体来说: - `dp` 数组被用来存储所有的组合数 \( C(i, j) \)[^3]。 - 边界条件设置为当 \( k=0 \) 或 \( k=n \) 时,\( C(n, k) = 1 \)[^4]。 - 对于其他情况,则按照递推公式 \( C(n, k) = C(n-1, k-1) + C(n-1, k) \) 进行填表操作[^2]。 这种方法的时间复杂度为 \( O(n \times k) \),而空间复杂度也为 \( O(n \times k) \),因为需要维护整个二维数组以保存所有可能的结果。 ---
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