动态规划算法

青蛙跳台阶问题解析
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];
    }

};

 

本项目采用C++编程语言结合ROS框架构建了完整的双机械臂控制系统,实现了Gazebo仿真环境下的协同运动模拟,并完成了两台实体UR10工业机器人的联动控制。该毕业设计在答辩环节获得98分的优异成绩,所有程序代码均通过系统性调试验证,保证可直接部署运行。 系统架构包含三个核心模块:基于ROS通信架构的双臂协调控制器、Gazebo物理引擎下的动力学仿真环境、以及真实UR10机器人的硬件接口层。在仿真验证阶段,开发了双臂碰撞检测算法和轨迹规划模块,通过ROS控制包实现了末端执行器的同步轨迹跟踪。硬件集成方面,建立了基于TCP/IP协议的实时通信链路,解决了双机数据同步和运动指令分发等关键技术问题。 本资源适用于自动化、机械电子、人工智能等专业方向的课程实践,可作为高年级课程设计、毕业课题的重要参考案例。系统采用模块化设计理念,控制核心与硬件接口分离架构便于功能扩展,具备工程实践能力的学习者可在现有框架基础上进行二次开发,例如集成视觉感知模块或优化运动规划算法。 项目文档详细记录了环境配置流程、参数调试方法和实验验证数据,特别说明了双机协同作业时的时序同步解决方案。所有功能模块均提供完整的API接口说明,便于使用者快速理解系统架构并进行定制化修改。 资源来源于网络分享,仅用于学习交流使用,请勿用于商业,如有侵权请联系我删除!
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