python 找零问题 动态规划

Python动态规划解决找零问题
博客探讨了如何使用Python的动态规划方法解决找零问题。给定的钱币面额为[1, 2, 5, 7, 10],目标是找出找零最小钱币数量的解决方案。通过问题分解和状态初始化,实现动态规划算法来找到最优解。" 118407134,10974010,Python 迭代器详解,"['Python', '编程概念']

题目描述:

现有的钱币:coins=[1,2,5,7,10]

找零:change(假定为正整数)

求解:如何用最少的钱币进行找零

分析:可以使用动态规划

比如找零8元,可以将问题进行分解

dp[8]=dp[8-coins[j]]+1

即:

dp[8]=dp[8-1]+1=dp[7]+1
dp[8]=dp[8-2]+1=dp[6]+1
dp[8]=dp[8-5]+1=dp[3]+1
dp[8]=dp[8-7]+1=dp[1]+1

初始化:

dp=[change+1]*(change+1)  #对应的dp[0],dp[1],dp[2]...dp[change]
dp[0]=0   #因为找0元需要0张钱币

使用的钱币初始化:

coins_used=[0]*(change+1)

代码:

def coin_change(coins,change,dp,coins_used):
	'''利用动态规划求解找零需要的钱币张数,以及钱币的使用情况'''
	for i in range(1,change+1):
		#依次求解,dp[1]~dp[change]
		for j in range(len(coins)):
			if coins[j]<=i:
				#使用这张钱币的前提,纸币的金额数<=需要找零的金额,比如:找零8块,不能使用10块的钱币
				if dp[i-coins[j]]+1<dp[i]:
					#dp[i]=min(dp[i],dp[i-coins[j]]+1)
					dp[i]=dp[i-coins[j]
### 动态规划解决硬币找零问题Python实现 硬币找零问题动态规划的经典应用之一。其目标是给定若干种面值的硬币和一个目标金额,找出最少需要多少枚硬币才能凑成该金额。如果无法凑成,则返回 `-1`。 以下是使用 Python 实现动态规划解决硬币找零问题的代码及详细解释: ```python def coinChange(coins, amount): # 初始化 dp 数组,大小为 amount+1,初始值设为 inf 表示不可达 dp = [float('inf')] * (amount + 1) dp[0] = 0 # 当目标金额为 0 时,所需硬币数为 0 # 遍历所有可能的目标金额 for i in range(1, amount + 1): # 对于每个金额,尝试每一种硬币 for coin in coins: if i >= coin: # 如果当前硬币面值小于等于目标金额 dp[i] = min(dp[i], dp[i - coin] + 1) # 更新最小硬币数 # 如果 dp[amount] 仍为 inf,说明无法凑成该金额 return dp[amount] if dp[amount] != float('inf') else -1 # 示例测试 coins = [1, 3, 5] # 硬币面值 amount = 11 # 目标金额 result = coinChange(coins, amount) print(f"最少需要 {result} 枚硬币来凑成 {amount} 元") ``` #### 代码解释 1. **初始化**: 创建一个数组 `dp`,其中 `dp[i]` 表示凑成金额 `i` 所需的最少硬币数。初始时,将所有值设为无穷大(`float('inf')`),表示这些金额暂时无法凑成。对于金额 `0`,显然不需要任何硬币,因此 `dp[0] = 0`[^4]。 2. **状态转移方程**: 对于每个金额 `i` 和每种硬币 `coin`,如果 `i >= coin`,则可以考虑使用这枚硬币。此时,更新 `dp[i]` 的值为 `min(dp[i], dp[i - coin] + 1)`,即比较不使用该硬币和使用该硬币两种情况下的最小值[^3]。 3. **结果判断**: 最后检查 `dp[amount]` 的值。如果它仍然是无穷大,说明无法凑成目标金额,返回 `-1`;否则返回 `dp[amount]`,即最少硬币数[^4]。 --- ### 动态规划的核心思想 动态规划的核心在于将问题分解为子问题,并通过保存子问题的结果避免重复计算。在硬币找零问题中,每个金额都可以看作是一个子问题,而 `dp[i]` 的值依赖于之前计算出的 `dp[i - coin]` 值[^3]。 例如,如果我们有面值为 `[1, 3, 5]` 的硬币,目标金额为 `11`,那么: - `dp[1] = 1` (使用 1 枚 1 元硬币) - `dp[3] = 1` (使用 1 枚 3 元硬币) - `dp[5] = 1` (使用 1 枚 5 元硬币) - `dp[11] = 3` (使用 2 枚 5 元硬币 + 1 枚 1 元硬币) --- ### 注意事项 1. **输入合法性**: 如果硬币面值列表为空或目标金额为负数,应提前处理并返回适当的结果。 2. **性能优化**: 在某些情况下,可以通过对硬币面值进行排序或剪枝来提高算法效率[^5]。 3. **贪心算法的局限性**: 贪心算法虽然简单,但在某些情况下无法保证最优解。例如,当硬币面值为 `[1, 3, 4]` 时,目标金额为 `6`,贪心算法会选 `4 + 1 + 1`(共 3 枚),而动态规划会选 `3 + 3`(共 2 枚)[^5]。 ---
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