feat: Add Dart codes for chapter_dynamic_programming and chapter_greedy (#683)
* feat: Add Dart codes for chapter_dynamic_programming * feat: Add Dart codes for chapter_greedy
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4325974af1
commit
10c397b172
@ -0,0 +1,39 @@
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/**
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* File: climbing_stairs_backtrack.dart
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* Created Time: 2023-08-11
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* Author: liuyuxin (gvenusleo@gmail.com)
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*/
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/* 回溯 */
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void backtrack(List<int> choices, int state, int n, List<int> res) {
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// 当爬到第 n 阶时,方案数量加 1
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if (state == n) {
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res[0]++;
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}
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// 遍历所有选择
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for (int choice in choices) {
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||||
// 剪枝:不允许越过第 n 阶
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if (state + choice > n) break;
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// 尝试:做出选择,更新状态
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backtrack(choices, state + choice, n, res);
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// 回退
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}
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}
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/* 爬楼梯:回溯 */
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int climbingStairsBacktrack(int n) {
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List<int> choices = [1, 2]; // 可选择向上爬 1 或 2 阶
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int state = 0; // 从第 0 阶开始爬
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List<int> res = [];
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res.add(0); // 使用 res[0] 记录方案数量
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||||
backtrack(choices, state, n, res);
|
||||
return res[0];
|
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}
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||||
/* Driver Code */
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void main() {
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int n = 9;
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||||
int res = climbingStairsBacktrack(n);
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||||
print("爬 $n 阶楼梯共有 $res 种方案");
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||||
}
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@ -0,0 +1,33 @@
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/**
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||||
* File: climbing_stairs_constraint_dp.dart
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* Created Time: 2023-08-11
|
||||
* Author: liuyuxin (gvenusleo@gmail.com)
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||||
*/
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||||
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||||
/* 带约束爬楼梯:动态规划 */
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||||
int climbingStairsConstraintDP(int n) {
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||||
if (n == 1 || n == 2) {
|
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return n;
|
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}
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||||
// 初始化 dp 表,用于存储子问题的解
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||||
List<List<int>> dp = List.generate(n + 1, (index) => List.filled(3, 0));
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||||
// 初始状态:预设最小子问题的解
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||||
dp[1][1] = 1;
|
||||
dp[1][2] = 0;
|
||||
dp[2][1] = 0;
|
||||
dp[2][2] = 1;
|
||||
// 状态转移:从较小子问题逐步求解较大子问题
|
||||
for (int i = 3; i <= n; i++) {
|
||||
dp[i][1] = dp[i - 1][2];
|
||||
dp[i][2] = dp[i - 2][1] + dp[i - 2][2];
|
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}
|
||||
return dp[n][1] + dp[n][2];
|
||||
}
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/* Driver Code */
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||||
void main() {
|
||||
int n = 9;
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||||
int res = climbingStairsConstraintDP(n);
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||||
print("爬 $n 阶楼梯共有 $res 种方案");
|
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}
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@ -0,0 +1,27 @@
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/**
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||||
* File: climbing_stairs_dfs.dart
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* Created Time: 2023-08-11
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||||
* Author: liuyuxin (gvenusleo@gmail.com)
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*/
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||||
/* 搜索 */
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||||
int dfs(int i) {
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||||
// 已知 dp[1] 和 dp[2] ,返回之
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if (i == 1 || i == 2) return i;
|
||||
// dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]
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||||
int count = dfs(i - 1) + dfs(i - 2);
|
||||
return count;
|
||||
}
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||||
/* 爬楼梯:搜索 */
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||||
int climbingStairsDFS(int n) {
|
||||
return dfs(n);
|
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}
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||||
/* Driver Code */
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||||
void main() {
|
||||
int n = 9;
|
||||
|
||||
int res = climbingStairsDFS(n);
|
||||
print("爬 $n 阶楼梯共有 $res 种方案");
|
||||
}
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@ -0,0 +1,33 @@
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||||
/**
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||||
* File: climbing_stairs_dfs_mem.dart
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||||
* Created Time: 2023-08-11
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||||
* Author: liuyuxin (gvenusleo@gmail.com)
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||||
*/
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||||
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||||
/* 记忆化搜索 */
|
||||
int dfs(int i, List<int> mem) {
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||||
// 已知 dp[1] 和 dp[2] ,返回之
|
||||
if (i == 1 || i == 2) return i;
|
||||
// 若存在记录 dp[i] ,则直接返回之
|
||||
if (mem[i] != -1) return mem[i];
|
||||
// dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]
|
||||
int count = dfs(i - 1, mem) + dfs(i - 2, mem);
|
||||
// 记录 dp[i]
|
||||
mem[i] = count;
|
||||
return count;
|
||||
}
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||||
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||||
/* 爬楼梯:记忆化搜索 */
|
||||
int climbingStairsDFSMem(int n) {
|
||||
// mem[i] 记录爬到第 i 阶的方案总数,-1 代表无记录
|
||||
List<int> mem = List.filled(n + 1, -1);
|
||||
return dfs(n, mem);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
void main() {
|
||||
int n = 9;
|
||||
|
||||
int res = climbingStairsDFSMem(n);
|
||||
print("爬 $n 阶楼梯共有 $res 种方案");
|
||||
}
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@ -0,0 +1,43 @@
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||||
/**
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||||
* File: climbing_stairs_dp.dart
|
||||
* Created Time: 2023-08-11
|
||||
* Author: liuyuxin (gvenusleo@gmail.com)
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||||
*/
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||||
|
||||
/* 爬楼梯:动态规划 */
|
||||
int climbingStairsDP(int n) {
|
||||
if (n == 1 || n == 2) return n;
|
||||
// 初始化 dp 表,用于存储子问题的解
|
||||
List<int> dp = List.filled(n + 1, 0);
|
||||
// 初始状态:预设最小子问题的解
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||||
dp[1] = 1;
|
||||
dp[2] = 2;
|
||||
// 状态转移:从较小子问题逐步求解较大子问题
|
||||
for (int i = 3; i <= n; i++) {
|
||||
dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2];
|
||||
}
|
||||
return dp[n];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 爬楼梯:状态压缩后的动态规划 */
|
||||
int climbingStairsDPComp(int n) {
|
||||
if (n == 1 || n == 2) return n;
|
||||
int a = 1, b = 2;
|
||||
for (int i = 3; i <= n; i++) {
|
||||
int tmp = b;
|
||||
b = a + b;
|
||||
a = tmp;
|
||||
}
|
||||
return b;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
void main() {
|
||||
int n = 9;
|
||||
|
||||
int res = climbingStairsDP(n);
|
||||
print("爬 $n 阶楼梯共有 $res 种方案");
|
||||
|
||||
res = climbingStairsDPComp(n);
|
||||
print("爬 $n 阶楼梯共有 $res 种方案");
|
||||
}
|
68
codes/dart/chapter_dynamic_programming/coin_change.dart
Normal file
68
codes/dart/chapter_dynamic_programming/coin_change.dart
Normal file
@ -0,0 +1,68 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: coin_change.dart
|
||||
* Created Time: 2023-08-11
|
||||
* Author: liuyuxin (gvenusleo@gmail.com)
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||||
*/
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||||
|
||||
import 'dart:math';
|
||||
|
||||
/* 零钱兑换:动态规划 */
|
||||
int coinChangeDP(List<int> coins, int amt) {
|
||||
int n = coins.length;
|
||||
int MAX = amt + 1;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
List<List<int>> dp = List.generate(n + 1, (index) => List.filled(amt + 1, 0));
|
||||
// 状态转移:首行首列
|
||||
for (int a = 1; a <= amt; a++) {
|
||||
dp[0][a] = MAX;
|
||||
}
|
||||
// 状态转移:其余行列
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (int a = 1; a <= amt; a++) {
|
||||
if (coins[i - 1] > a) {
|
||||
// 若超过背包容量,则不选硬币 i
|
||||
dp[i][a] = dp[i - 1][a];
|
||||
} else {
|
||||
// 不选和选硬币 i 这两种方案的较小值
|
||||
dp[i][a] = min(dp[i - 1][a], dp[i][a - coins[i - 1]] + 1);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[n][amt] != MAX ? dp[n][amt] : -1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 零钱兑换:状态压缩后的动态规划 */
|
||||
int coinChangeDPComp(List<int> coins, int amt) {
|
||||
int n = coins.length;
|
||||
int MAX = amt + 1;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
List<int> dp = List.filled(amt + 1, MAX);
|
||||
dp[0] = 0;
|
||||
// 状态转移
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (int a = 1; a <= amt; a++) {
|
||||
if (coins[i - 1] > a) {
|
||||
// 若超过背包容量,则不选硬币 i
|
||||
dp[a] = dp[a];
|
||||
} else {
|
||||
// 不选和选硬币 i 这两种方案的较小值
|
||||
dp[a] = min(dp[a], dp[a - coins[i - 1]] + 1);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[amt] != MAX ? dp[amt] : -1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
void main() {
|
||||
List<int> coins = [1, 2, 5];
|
||||
int amt = 4;
|
||||
|
||||
// 动态规划
|
||||
int res = coinChangeDP(coins, amt);
|
||||
print("凑到目标金额所需的最少硬币数量为 $res");
|
||||
|
||||
// 状态压缩后的动态规划
|
||||
res = coinChangeDPComp(coins, amt);
|
||||
print("凑到目标金额所需的最少硬币数量为 $res");
|
||||
}
|
64
codes/dart/chapter_dynamic_programming/coin_change_ii.dart
Normal file
64
codes/dart/chapter_dynamic_programming/coin_change_ii.dart
Normal file
@ -0,0 +1,64 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: coin_change_ii.dart
|
||||
* Created Time: 2023-08-11
|
||||
* Author: liuyuxin (gvenusleo@gmail.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
/* 零钱兑换 II:动态规划 */
|
||||
int coinChangeIIDP(List<int> coins, int amt) {
|
||||
int n = coins.length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
List<List<int>> dp = List.generate(n + 1, (index) => List.filled(amt + 1, 0));
|
||||
// 初始化首列
|
||||
for (int i = 0; i <= n; i++) {
|
||||
dp[i][0] = 1;
|
||||
}
|
||||
// 状态转移
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (int a = 1; a <= amt; a++) {
|
||||
if (coins[i - 1] > a) {
|
||||
// 若超过背包容量,则不选硬币 i
|
||||
dp[i][a] = dp[i - 1][a];
|
||||
} else {
|
||||
// 不选和选硬币 i 这两种方案之和
|
||||
dp[i][a] = dp[i - 1][a] + dp[i][a - coins[i - 1]];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[n][amt];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 零钱兑换 II:状态压缩后的动态规划 */
|
||||
int coinChangeIIDPComp(List<int> coins, int amt) {
|
||||
int n = coins.length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
List<int> dp = List.filled(amt + 1, 0);
|
||||
dp[0] = 1;
|
||||
// 状态转移
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (int a = 1; a <= amt; a++) {
|
||||
if (coins[i - 1] > a) {
|
||||
// 若超过背包容量,则不选硬币 i
|
||||
dp[a] = dp[a];
|
||||
} else {
|
||||
// 不选和选硬币 i 这两种方案之和
|
||||
dp[a] = dp[a] + dp[a - coins[i - 1]];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[amt];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
void main() {
|
||||
List<int> coins = [1, 2, 5];
|
||||
int amt = 5;
|
||||
|
||||
// 动态规划
|
||||
int res = coinChangeIIDP(coins, amt);
|
||||
print("凑出目标金额的硬币组合数量为 $res");
|
||||
|
||||
// 状态压缩后的动态规划
|
||||
res = coinChangeIIDPComp(coins, amt);
|
||||
print("凑出目标金额的硬币组合数量为 $res");
|
||||
}
|
125
codes/dart/chapter_dynamic_programming/edit_distance.dart
Normal file
125
codes/dart/chapter_dynamic_programming/edit_distance.dart
Normal file
@ -0,0 +1,125 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: edit_distance.dart
|
||||
* Created Time: 2023-08-11
|
||||
* Author: liuyuxin (gvenusleo@gmail.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
import 'dart:math';
|
||||
|
||||
/* 编辑距离:暴力搜索 */
|
||||
int editDistanceDFS(String s, String t, int i, int j) {
|
||||
// 若 s 和 t 都为空,则返回 0
|
||||
if (i == 0 && j == 0) return 0;
|
||||
// 若 s 为空,则返回 t 长度
|
||||
if (i == 0) return j;
|
||||
// 若 t 为空,则返回 s 长度
|
||||
if (j == 0) return i;
|
||||
// 若两字符相等,则直接跳过此两字符
|
||||
if (s[i - 1] == t[j - 1]) return editDistanceDFS(s, t, i - 1, j - 1);
|
||||
// 最少编辑步数 = 插入、删除、替换这三种操作的最少编辑步数 + 1
|
||||
int insert = editDistanceDFS(s, t, i, j - 1);
|
||||
int delete = editDistanceDFS(s, t, i - 1, j);
|
||||
int replace = editDistanceDFS(s, t, i - 1, j - 1);
|
||||
// 返回最少编辑步数
|
||||
return min(min(insert, delete), replace) + 1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 编辑距离:记忆化搜索 */
|
||||
int editDistanceDFSMem(String s, String t, List<List<int>> mem, int i, int j) {
|
||||
// 若 s 和 t 都为空,则返回 0
|
||||
if (i == 0 && j == 0) return 0;
|
||||
// 若 s 为空,则返回 t 长度
|
||||
if (i == 0) return j;
|
||||
// 若 t 为空,则返回 s 长度
|
||||
if (j == 0) return i;
|
||||
// 若已有记录,则直接返回之
|
||||
if (mem[i][j] != -1) return mem[i][j];
|
||||
// 若两字符相等,则直接跳过此两字符
|
||||
if (s[i - 1] == t[j - 1]) return editDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j - 1);
|
||||
// 最少编辑步数 = 插入、删除、替换这三种操作的最少编辑步数 + 1
|
||||
int insert = editDistanceDFSMem(s, t, mem, i, j - 1);
|
||||
int delete = editDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j);
|
||||
int replace = editDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j - 1);
|
||||
// 记录并返回最少编辑步数
|
||||
mem[i][j] = min(min(insert, delete), replace) + 1;
|
||||
return mem[i][j];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 编辑距离:动态规划 */
|
||||
int editDistanceDP(String s, String t) {
|
||||
int n = s.length, m = t.length;
|
||||
List<List<int>> dp = List.generate(n + 1, (_) => List.filled(m + 1, 0));
|
||||
// 状态转移:首行首列
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
dp[i][0] = i;
|
||||
}
|
||||
for (int j = 1; j <= m; j++) {
|
||||
dp[0][j] = j;
|
||||
}
|
||||
// 状态转移:其余行列
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (int j = 1; j <= m; j++) {
|
||||
if (s[i - 1] == t[j - 1]) {
|
||||
// 若两字符相等,则直接跳过此两字符
|
||||
dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1];
|
||||
} else {
|
||||
// 最少编辑步数 = 插入、删除、替换这三种操作的最少编辑步数 + 1
|
||||
dp[i][j] = min(min(dp[i][j - 1], dp[i - 1][j]), dp[i - 1][j - 1]) + 1;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[n][m];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 编辑距离:状态压缩后的动态规划 */
|
||||
int editDistanceDPComp(String s, String t) {
|
||||
int n = s.length, m = t.length;
|
||||
List<int> dp = List.filled(m + 1, 0);
|
||||
// 状态转移:首行
|
||||
for (int j = 1; j <= m; j++) {
|
||||
dp[j] = j;
|
||||
}
|
||||
// 状态转移:其余行
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
// 状态转移:首列
|
||||
int leftup = dp[0]; // 暂存 dp[i-1, j-1]
|
||||
dp[0] = i;
|
||||
// 状态转移:其余列
|
||||
for (int j = 1; j <= m; j++) {
|
||||
int temp = dp[j];
|
||||
if (s[i - 1] == t[j - 1]) {
|
||||
// 若两字符相等,则直接跳过此两字符
|
||||
dp[j] = leftup;
|
||||
} else {
|
||||
// 最少编辑步数 = 插入、删除、替换这三种操作的最少编辑步数 + 1
|
||||
dp[j] = min(min(dp[j - 1], dp[j]), leftup) + 1;
|
||||
}
|
||||
leftup = temp; // 更新为下一轮的 dp[i-1, j-1]
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[m];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
void main() {
|
||||
String s = "bag";
|
||||
String t = "pack";
|
||||
int n = s.length, m = t.length;
|
||||
|
||||
// 暴力搜索
|
||||
int res = editDistanceDFS(s, t, n, m);
|
||||
print("将 " + s + " 更改为 " + t + " 最少需要编辑 $res 步");
|
||||
|
||||
// 记忆化搜索
|
||||
List<List<int>> mem = List.generate(n + 1, (_) => List.filled(m + 1, -1));
|
||||
res = editDistanceDFSMem(s, t, mem, n, m);
|
||||
print("将 " + s + " 更改为 " + t + " 最少需要编辑 $res 步");
|
||||
|
||||
// 动态规划
|
||||
res = editDistanceDP(s, t);
|
||||
print("将 " + s + " 更改为 " + t + " 最少需要编辑 $res 步");
|
||||
|
||||
// 状态压缩后的动态规划
|
||||
res = editDistanceDPComp(s, t);
|
||||
print("将 " + s + " 更改为 " + t + " 最少需要编辑 $res 步");
|
||||
}
|
116
codes/dart/chapter_dynamic_programming/knapsack.dart
Normal file
116
codes/dart/chapter_dynamic_programming/knapsack.dart
Normal file
@ -0,0 +1,116 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: knapsack.dart
|
||||
* Created Time: 2023-08-11
|
||||
* Author: liuyuxin (gvenusleo@gmail.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
import 'dart:math';
|
||||
|
||||
/* 0-1 背包:暴力搜索 */
|
||||
int knapsackDFS(List<int> wgt, List<int> val, int i, int c) {
|
||||
// 若已选完所有物品或背包无容量,则返回价值 0
|
||||
if (i == 0 || c == 0) {
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
// 若超过背包容量,则只能不放入背包
|
||||
if (wgt[i - 1] > c) {
|
||||
return knapsackDFS(wgt, val, i - 1, c);
|
||||
}
|
||||
// 计算不放入和放入物品 i 的最大价值
|
||||
int no = knapsackDFS(wgt, val, i - 1, c);
|
||||
int yes = knapsackDFS(wgt, val, i - 1, c - wgt[i - 1]) + val[i - 1];
|
||||
// 返回两种方案中价值更大的那一个
|
||||
return max(no, yes);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 0-1 背包:记忆化搜索 */
|
||||
int knapsackDFSMem(
|
||||
List<int> wgt,
|
||||
List<int> val,
|
||||
List<List<int>> mem,
|
||||
int i,
|
||||
int c,
|
||||
) {
|
||||
// 若已选完所有物品或背包无容量,则返回价值 0
|
||||
if (i == 0 || c == 0) {
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
// 若已有记录,则直接返回
|
||||
if (mem[i][c] != -1) {
|
||||
return mem[i][c];
|
||||
}
|
||||
// 若超过背包容量,则只能不放入背包
|
||||
if (wgt[i - 1] > c) {
|
||||
return knapsackDFSMem(wgt, val, mem, i - 1, c);
|
||||
}
|
||||
// 计算不放入和放入物品 i 的最大价值
|
||||
int no = knapsackDFSMem(wgt, val, mem, i - 1, c);
|
||||
int yes = knapsackDFSMem(wgt, val, mem, i - 1, c - wgt[i - 1]) + val[i - 1];
|
||||
// 记录并返回两种方案中价值更大的那一个
|
||||
mem[i][c] = max(no, yes);
|
||||
return mem[i][c];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 0-1 背包:动态规划 */
|
||||
int knapsackDP(List<int> wgt, List<int> val, int cap) {
|
||||
int n = wgt.length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
List<List<int>> dp = List.generate(n + 1, (index) => List.filled(cap + 1, 0));
|
||||
// 状态转移
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (int c = 1; c <= cap; c++) {
|
||||
if (wgt[i - 1] > c) {
|
||||
// 若超过背包容量,则不选物品 i
|
||||
dp[i][c] = dp[i - 1][c];
|
||||
} else {
|
||||
// 不选和选物品 i 这两种方案的较大值
|
||||
dp[i][c] = max(dp[i - 1][c], dp[i - 1][c - wgt[i - 1]] + val[i - 1]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[n][cap];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 0-1 背包:状态压缩后的动态规划 */
|
||||
int knapsackDPComp(List<int> wgt, List<int> val, int cap) {
|
||||
int n = wgt.length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
List<int> dp = List.filled(cap + 1, 0);
|
||||
// 状态转移
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
// 倒序遍历
|
||||
for (int c = cap; c >= 1; c--) {
|
||||
if (wgt[i - 1] <= c) {
|
||||
// 不选和选物品 i 这两种方案的较大值
|
||||
dp[c] = max(dp[c], dp[c - wgt[i - 1]] + val[i - 1]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[cap];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
void main() {
|
||||
List<int> wgt = [10, 20, 30, 40, 50];
|
||||
List<int> val = [50, 120, 150, 210, 240];
|
||||
int cap = 50;
|
||||
int n = wgt.length;
|
||||
|
||||
// 暴力搜索
|
||||
int res = knapsackDFS(wgt, val, n, cap);
|
||||
print("不超过背包容量的最大物品价值为 $res");
|
||||
|
||||
// 记忆化搜索
|
||||
List<List<int>> mem =
|
||||
List.generate(n + 1, (index) => List.filled(cap + 1, -1));
|
||||
res = knapsackDFSMem(wgt, val, mem, n, cap);
|
||||
print("不超过背包容量的最大物品价值为 $res");
|
||||
|
||||
// 动态规划
|
||||
res = knapsackDP(wgt, val, cap);
|
||||
print("不超过背包容量的最大物品价值为 $res");
|
||||
|
||||
// 状态压缩后的动态规划
|
||||
res = knapsackDPComp(wgt, val, cap);
|
||||
print("不超过背包容量的最大物品价值为 $res");
|
||||
}
|
@ -0,0 +1,48 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: min_cost_climbing_stairs_dp.dart
|
||||
* Created Time: 2023-08-11
|
||||
* Author: liuyuxin (gvenusleo@gmail.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
import 'dart:math';
|
||||
|
||||
/* 爬楼梯最小代价:动态规划 */
|
||||
int minCostClimbingStairsDP(List<int> cost) {
|
||||
int n = cost.length - 1;
|
||||
if (n == 1 || n == 2) return cost[n];
|
||||
// 初始化 dp 表,用于存储子问题的解
|
||||
List<int> dp = List.filled(n + 1, 0);
|
||||
// 初始状态:预设最小子问题的解
|
||||
dp[1] = cost[1];
|
||||
dp[2] = cost[2];
|
||||
// 状态转移:从较小子问题逐步求解较大子问题
|
||||
for (int i = 3; i <= n; i++) {
|
||||
dp[i] = min(dp[i - 1], dp[i - 2]) + cost[i];
|
||||
}
|
||||
return dp[n];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 爬楼梯最小代价:状态压缩后的动态规划 */
|
||||
int minCostClimbingStairsDPComp(List<int> cost) {
|
||||
int n = cost.length - 1;
|
||||
if (n == 1 || n == 2) return cost[n];
|
||||
int a = cost[1], b = cost[2];
|
||||
for (int i = 3; i <= n; i++) {
|
||||
int tmp = b;
|
||||
b = min(a, tmp) + cost[i];
|
||||
a = tmp;
|
||||
}
|
||||
return b;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
void main() {
|
||||
List<int> cost = [0, 1, 10, 1, 1, 1, 10, 1, 1, 10, 1];
|
||||
print("输入楼梯的代价列表为 $cost");
|
||||
|
||||
int res = minCostClimbingStairsDP(cost);
|
||||
print("爬完楼梯的最低代价为 $res");
|
||||
|
||||
res = minCostClimbingStairsDPComp(cost);
|
||||
print("爬完楼梯的最低代价为 $res");
|
||||
}
|
120
codes/dart/chapter_dynamic_programming/min_path_sum.dart
Normal file
120
codes/dart/chapter_dynamic_programming/min_path_sum.dart
Normal file
@ -0,0 +1,120 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: min_path_sum.dart
|
||||
* Created Time: 2023-08-11
|
||||
* Author: liuyuxin (gvenusleo@gmail.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
import 'dart:math';
|
||||
|
||||
/* 最小路径和:暴力搜索 */
|
||||
int minPathSumDFS(List<List<int>> grid, int i, int j) {
|
||||
// 若为左上角单元格,则终止搜索
|
||||
if (i == 0 && j == 0) {
|
||||
return grid[0][0];
|
||||
}
|
||||
// 若行列索引越界,则返回 +∞ 代价
|
||||
if (i < 0 || j < 0) {
|
||||
// 在 Dart 中,int 类型是固定范围的整数,不存在表示“无穷大”的值
|
||||
return BigInt.from(2).pow(31).toInt();
|
||||
}
|
||||
// 计算从左上角到 (i-1, j) 和 (i, j-1) 的最小路径代价
|
||||
int left = minPathSumDFS(grid, i - 1, j);
|
||||
int up = minPathSumDFS(grid, i, j - 1);
|
||||
// 返回从左上角到 (i, j) 的最小路径代价
|
||||
return min(left, up) + grid[i][j];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 最小路径和:记忆化搜索 */
|
||||
int minPathSumDFSMem(List<List<int>> grid, List<List<int>> mem, int i, int j) {
|
||||
// 若为左上角单元格,则终止搜索
|
||||
if (i == 0 && j == 0) {
|
||||
return grid[0][0];
|
||||
}
|
||||
// 若行列索引越界,则返回 +∞ 代价
|
||||
if (i < 0 || j < 0) {
|
||||
// 在 Dart 中,int 类型是固定范围的整数,不存在表示“无穷大”的值
|
||||
return BigInt.from(2).pow(31).toInt();
|
||||
}
|
||||
// 若已有记录,则直接返回
|
||||
if (mem[i][j] != -1) {
|
||||
return mem[i][j];
|
||||
}
|
||||
// 左边和上边单元格的最小路径代价
|
||||
int left = minPathSumDFSMem(grid, mem, i - 1, j);
|
||||
int up = minPathSumDFSMem(grid, mem, i, j - 1);
|
||||
// 记录并返回左上角到 (i, j) 的最小路径代价
|
||||
mem[i][j] = min(left, up) + grid[i][j];
|
||||
return mem[i][j];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 最小路径和:动态规划 */
|
||||
int minPathSumDP(List<List<int>> grid) {
|
||||
int n = grid.length, m = grid[0].length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
List<List<int>> dp = List.generate(n, (i) => List.filled(m, 0));
|
||||
dp[0][0] = grid[0][0];
|
||||
// 状态转移:首行
|
||||
for (int j = 1; j < m; j++) {
|
||||
dp[0][j] = dp[0][j - 1] + grid[0][j];
|
||||
}
|
||||
// 状态转移:首列
|
||||
for (int i = 1; i < n; i++) {
|
||||
dp[i][0] = dp[i - 1][0] + grid[i][0];
|
||||
}
|
||||
// 状态转移:其余行列
|
||||
for (int i = 1; i < n; i++) {
|
||||
for (int j = 1; j < m; j++) {
|
||||
dp[i][j] = min(dp[i][j - 1], dp[i - 1][j]) + grid[i][j];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[n - 1][m - 1];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 最小路径和:状态压缩后的动态规划 */
|
||||
int minPathSumDPComp(List<List<int>> grid) {
|
||||
int n = grid.length, m = grid[0].length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
List<int> dp = List.filled(m, 0);
|
||||
dp[0] = grid[0][0];
|
||||
for (int j = 1; j < m; j++) {
|
||||
dp[j] = dp[j - 1] + grid[0][j];
|
||||
}
|
||||
// 状态转移:其余行
|
||||
for (int i = 1; i < n; i++) {
|
||||
// 状态转移:首列
|
||||
dp[0] = dp[0] + grid[i][0];
|
||||
// 状态转移:其余列
|
||||
for (int j = 1; j < m; j++) {
|
||||
dp[j] = min(dp[j - 1], dp[j]) + grid[i][j];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[m - 1];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
void main() {
|
||||
List<List<int>> grid = [
|
||||
[1, 3, 1, 5],
|
||||
[2, 2, 4, 2],
|
||||
[5, 3, 2, 1],
|
||||
[4, 3, 5, 2],
|
||||
];
|
||||
int n = grid.length, m = grid[0].length;
|
||||
|
||||
// 暴力搜索
|
||||
int res = minPathSumDFS(grid, n - 1, m - 1);
|
||||
print("从左上角到右下角的做小路径和为 $res");
|
||||
|
||||
// 记忆化搜索
|
||||
List<List<int>> mem = List.generate(n, (i) => List.filled(m, -1));
|
||||
res = minPathSumDFSMem(grid, mem, n - 1, m - 1);
|
||||
print("从左上角到右下角的做小路径和为 $res");
|
||||
|
||||
// 动态规划
|
||||
res = minPathSumDP(grid);
|
||||
print("从左上角到右下角的做小路径和为 $res");
|
||||
|
||||
// 状态压缩后的动态规划
|
||||
res = minPathSumDPComp(grid);
|
||||
print("从左上角到右下角的做小路径和为 $res");
|
||||
}
|
@ -0,0 +1,62 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: unbounded_knapsack.dart
|
||||
* Created Time: 2023-08-11
|
||||
* Author: liuyuxin (gvenusleo@gmail.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
import 'dart:math';
|
||||
|
||||
/* 完全背包:动态规划 */
|
||||
int unboundedKnapsackDP(List<int> wgt, List<int> val, int cap) {
|
||||
int n = wgt.length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
List<List<int>> dp = List.generate(n + 1, (index) => List.filled(cap + 1, 0));
|
||||
// 状态转移
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (int c = 1; c <= cap; c++) {
|
||||
if (wgt[i - 1] > c) {
|
||||
// 若超过背包容量,则不选物品 i
|
||||
dp[i][c] = dp[i - 1][c];
|
||||
} else {
|
||||
// 不选和选物品 i 这两种方案的较大值
|
||||
dp[i][c] = max(dp[i - 1][c], dp[i][c - wgt[i - 1]] + val[i - 1]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[n][cap];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 完全背包:状态压缩后的动态规划 */
|
||||
int unboundedKnapsackDPComp(List<int> wgt, List<int> val, int cap) {
|
||||
int n = wgt.length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
List<int> dp = List.filled(cap + 1, 0);
|
||||
// 状态转移
|
||||
for (int i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (int c = 1; c <= cap; c++) {
|
||||
if (wgt[i - 1] > c) {
|
||||
// 若超过背包容量,则不选物品 i
|
||||
dp[c] = dp[c];
|
||||
} else {
|
||||
// 不选和选物品 i 这两种方案的较大值
|
||||
dp[c] = max(dp[c], dp[c - wgt[i - 1]] + val[i - 1]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[cap];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
void main() {
|
||||
List<int> wgt = [1, 2, 3];
|
||||
List<int> val = [5, 11, 15];
|
||||
int cap = 4;
|
||||
|
||||
// 动态规划
|
||||
int res = unboundedKnapsackDP(wgt, val, cap);
|
||||
print("不超过背包容量的最大物品价值为 $res");
|
||||
|
||||
// 状态压缩后的动态规划
|
||||
int resComp = unboundedKnapsackDPComp(wgt, val, cap);
|
||||
print("不超过背包容量的最大物品价值为 $resComp");
|
||||
}
|
50
codes/dart/chapter_greedy/coin_change_greedy.dart
Normal file
50
codes/dart/chapter_greedy/coin_change_greedy.dart
Normal file
@ -0,0 +1,50 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: coin_change_greedy.dart
|
||||
* Created Time: 2023-08-11
|
||||
* Author: liuyuxin (gvenusleo@gmail.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
/* 零钱兑换:贪心 */
|
||||
int coinChangeGreedy(List<int> coins, int amt) {
|
||||
// 假设 coins 列表有序
|
||||
int i = coins.length - 1;
|
||||
int count = 0;
|
||||
// 循环进行贪心选择,直到无剩余金额
|
||||
while (amt > 0) {
|
||||
// 找到小于且最接近剩余金额的硬币
|
||||
while (i > 0 && coins[i] > amt) {
|
||||
i--;
|
||||
}
|
||||
// 选择 coins[i]
|
||||
amt -= coins[i];
|
||||
count++;
|
||||
}
|
||||
// 若未找到可行方案,则返回 -1
|
||||
return amt == 0 ? count : -1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
void main() {
|
||||
// 贪心:能够保证找到全局最优解
|
||||
List<int> coins = [1, 5, 10, 20, 50, 100];
|
||||
int amt = 186;
|
||||
int res = coinChangeGreedy(coins, amt);
|
||||
print("\ncoins = $coins, amt = $amt");
|
||||
print("凑到 $amt 所需的最少硬币数量为 $res");
|
||||
|
||||
// 贪心:无法保证找到全局最优解
|
||||
coins = [1, 20, 50];
|
||||
amt = 60;
|
||||
res = coinChangeGreedy(coins, amt);
|
||||
print("\ncoins = $coins, amt = $amt");
|
||||
print("凑到 $amt 所需的最少硬币数量为 $res");
|
||||
print("实际上需要的最少数量为 3 ,即 20 + 20 + 20");
|
||||
|
||||
// 贪心:无法保证找到全局最优解
|
||||
coins = [1, 49, 50];
|
||||
amt = 98;
|
||||
res = coinChangeGreedy(coins, amt);
|
||||
print("\ncoins = $coins, amt = $amt");
|
||||
print("凑到 $amt 所需的最少硬币数量为 $res");
|
||||
print("实际上需要的最少数量为 2 ,即 49 + 49");
|
||||
}
|
47
codes/dart/chapter_greedy/fractional_knapsack.dart
Normal file
47
codes/dart/chapter_greedy/fractional_knapsack.dart
Normal file
@ -0,0 +1,47 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: fractional_knapsack.dart
|
||||
* Created Time: 2023-08-11
|
||||
* Author: liuyuxin (gvenusleo@gmail.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
/* 物品 */
|
||||
class Item {
|
||||
int w; // 物品重量
|
||||
int v; // 物品价值
|
||||
|
||||
Item(this.w, this.v);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 分数背包:贪心 */
|
||||
double fractionalKnapsack(List<int> wgt, List<int> val, int cap) {
|
||||
// 创建物品列表,包含两个属性:重量、价值
|
||||
List<Item> items = List.generate(wgt.length, (i) => Item(wgt[i], val[i]));
|
||||
// 按照单位价值 item.v / item.w 从高到低进行排序
|
||||
items.sort((a, b) => (b.v / b.w).compareTo(a.v / a.w));
|
||||
// 循环贪心选择
|
||||
double res = 0;
|
||||
for (Item item in items) {
|
||||
if (item.w <= cap) {
|
||||
// 若剩余容量充足,则将当前物品整个装进背包
|
||||
res += item.v;
|
||||
cap -= item.w;
|
||||
} else {
|
||||
// 若剩余容量不足,则将当前物品的一部分装进背包
|
||||
res += item.v / item.w * cap;
|
||||
// 已无剩余容量,因此跳出循环
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
void main() {
|
||||
List<int> wgt = [10, 20, 30, 40, 50];
|
||||
List<int> val = [50, 120, 150, 210, 240];
|
||||
int cap = 50;
|
||||
|
||||
// 贪心算法
|
||||
double res = fractionalKnapsack(wgt, val, cap);
|
||||
print("不超过背包容量的最大物品价值为 $res");
|
||||
}
|
37
codes/dart/chapter_greedy/max_capacity.dart
Normal file
37
codes/dart/chapter_greedy/max_capacity.dart
Normal file
@ -0,0 +1,37 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: max_capacity.dart
|
||||
* Created Time: 2023-08-11
|
||||
* Author: liuyuxin (gvenusleo@gmail.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
import 'dart:math';
|
||||
|
||||
/* 最大容量:贪心 */
|
||||
int maxCapacity(List<int> ht) {
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||||
// 初始化 i, j 分列数组两端
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||||
int i = 0, j = ht.length - 1;
|
||||
// 初始最大容量为 0
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||||
int res = 0;
|
||||
// 循环贪心选择,直至两板相遇
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||||
while (i < j) {
|
||||
// 更新最大容量
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||||
int cap = min(ht[i], ht[j]) * (j - i);
|
||||
res = max(res, cap);
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||||
// 向内移动短板
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||||
if (ht[i] < ht[j]) {
|
||||
i++;
|
||||
} else {
|
||||
j--;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
void main() {
|
||||
List<int> ht = [3, 8, 5, 2, 7, 7, 3, 4];
|
||||
|
||||
// 贪心算法
|
||||
int res = maxCapacity(ht);
|
||||
print("最大容量为 $res");
|
||||
}
|
37
codes/dart/chapter_greedy/max_product_cutting.dart
Normal file
37
codes/dart/chapter_greedy/max_product_cutting.dart
Normal file
@ -0,0 +1,37 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: max_product_cutting.dart
|
||||
* Created Time: 2023-08-11
|
||||
* Author: liuyuxin (gvenusleo@gmail.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
import 'dart:math';
|
||||
|
||||
/* 最大切分乘积:贪心 */
|
||||
int maxProductCutting(int n) {
|
||||
// 当 n <= 3 时,必须切分出一个 1
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||||
if (n <= 3) {
|
||||
return 1 * (n - 1);
|
||||
}
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||||
// 贪心地切分出 3 ,a 为 3 的个数,b 为余数
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||||
int a = n ~/ 3;
|
||||
int b = n % 3;
|
||||
if (b == 1) {
|
||||
// 当余数为 1 时,将一对 1 * 3 转化为 2 * 2
|
||||
return (pow(3, a - 1) * 2 * 2).toInt();
|
||||
}
|
||||
if (b == 2) {
|
||||
// 当余数为 2 时,不做处理
|
||||
return (pow(3, a) * 2).toInt();
|
||||
}
|
||||
// 当余数为 0 时,不做处理
|
||||
return pow(3, a).toInt();
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
void main() {
|
||||
int n = 58;
|
||||
|
||||
// 贪心算法
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||||
int res = maxProductCutting(n);
|
||||
print("最大切分乘积为 $res");
|
||||
}
|
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