feat: add dynamic programming code for JS and TS (#692)
* fix: Correcting typos * Add JavaScript and TypeScript code of dynamic programming. * fix: Code Style * Change ==/!= to ===/!== * Create const by default, change to let if necessary. * style fix: Delete unnecessary defined type
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bc80234994
commit
f7ab4797bf
@ -104,7 +104,7 @@ public class min_path_sum {
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||||
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||||
// 暴力搜索
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||||
int res = minPathSumDFS(grid, n - 1, m - 1);
|
||||
System.out.println("从左上角到右下角的做小路径和为 " + res);
|
||||
System.out.println("从左上角到右下角的最小路径和为 " + res);
|
||||
|
||||
// 记忆化搜索
|
||||
int[][] mem = new int[n][m];
|
||||
@ -112,14 +112,14 @@ public class min_path_sum {
|
||||
Arrays.fill(row, -1);
|
||||
}
|
||||
res = minPathSumDFSMem(grid, mem, n - 1, m - 1);
|
||||
System.out.println("从左上角到右下角的做小路径和为 " + res);
|
||||
System.out.println("从左上角到右下角的最小路径和为 " + res);
|
||||
|
||||
// 动态规划
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||||
res = minPathSumDP(grid);
|
||||
System.out.println("从左上角到右下角的做小路径和为 " + res);
|
||||
System.out.println("从左上角到右下角的最小路径和为 " + res);
|
||||
|
||||
// 空间优化后的动态规划
|
||||
res = minPathSumDPComp(grid);
|
||||
System.out.println("从左上角到右下角的做小路径和为 " + res);
|
||||
System.out.println("从左上角到右下角的最小路径和为 " + res);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
@ -0,0 +1,30 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: climbing_stairs_constraint_dp.js
|
||||
* Created Time: 2023-08-23
|
||||
* Author: Gaofer Chou (gaofer-chou@qq.com)
|
||||
*/
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||||
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||||
/* 带约束爬楼梯:动态规划 */
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function climbingStairsConstraintDP(n) {
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if (n === 1 || n === 2) {
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||||
return n;
|
||||
}
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||||
// 初始化 dp 表,用于存储子问题的解
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||||
const dp = Array.from(new Array(n + 1), () => new Array(3));
|
||||
// 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 (let i = 3; i <= n; i++) {
|
||||
dp[i][1] = dp[i - 1][2];
|
||||
dp[i][2] = dp[i - 2][1] + dp[i - 2][2];
|
||||
}
|
||||
return dp[n][1] + dp[n][2];
|
||||
}
|
||||
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||||
/* Driver Code */
|
||||
const n = 9;
|
||||
const res = climbingStairsConstraintDP(n);
|
||||
console.log(`爬 ${n} 阶楼梯共有 ${res} 种方案`);
|
66
codes/javascript/chapter_dynamic_programming/coin_change.js
Normal file
66
codes/javascript/chapter_dynamic_programming/coin_change.js
Normal file
@ -0,0 +1,66 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: coin_change.js
|
||||
* Created Time: 2023-08-23
|
||||
* Author: Gaofer Chou (gaofer-chou@qq.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
/* 零钱兑换:动态规划 */
|
||||
function coinChangeDP(coins, amt) {
|
||||
const n = coins.length;
|
||||
const MAX = amt + 1;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
const dp = Array.from({ length: n + 1 }, () =>
|
||||
Array.from({ length: amt + 1 }, () => 0)
|
||||
);
|
||||
// 状态转移:首行首列
|
||||
for (let a = 1; a <= amt; a++) {
|
||||
dp[0][a] = MAX;
|
||||
}
|
||||
// 状态转移:其余行列
|
||||
for (let i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (let 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] = Math.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 */
|
||||
function coinChangeDPComp(coins, amt) {
|
||||
const n = coins.length;
|
||||
const MAX = amt + 1;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
const dp = Array.from({ length: amt + 1 }, () => MAX);
|
||||
dp[0] = 0;
|
||||
// 状态转移
|
||||
for (let i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (let 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] = Math.min(dp[a], dp[a - coins[i - 1]] + 1);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[amt] !== MAX ? dp[amt] : -1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
const coins = [1, 2, 5];
|
||||
const amt = 4;
|
||||
|
||||
// 动态规划
|
||||
let res = coinChangeDP(coins, amt);
|
||||
console.log(`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);
|
||||
console.log(`凑到目标金额所需的最少硬币数量为 ${res}`);
|
@ -0,0 +1,64 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: coin_change_ii.js
|
||||
* Created Time: 2023-08-23
|
||||
* Author: Gaofer Chou (gaofer-chou@qq.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
/* 零钱兑换 II:动态规划 */
|
||||
function coinChangeIIDP(coins, amt) {
|
||||
const n = coins.length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
const dp = Array.from({ length: n + 1 }, () =>
|
||||
Array.from({ length: amt + 1 }, () => 0)
|
||||
);
|
||||
// 初始化首列
|
||||
for (let i = 0; i <= n; i++) {
|
||||
dp[i][0] = 1;
|
||||
}
|
||||
// 状态转移
|
||||
for (let i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (let 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 */
|
||||
function coinChangeIIDPComp(coins, amt) {
|
||||
const n = coins.length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
const dp = Array.from({ length: amt + 1 }, () => 0);
|
||||
dp[0] = 1;
|
||||
// 状态转移
|
||||
for (let i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (let 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 */
|
||||
const coins = [1, 2, 5];
|
||||
const amt = 5;
|
||||
|
||||
// 动态规划
|
||||
let res = coinChangeIIDP(coins, amt);
|
||||
console.log(`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);
|
||||
console.log(`凑出目标金额的硬币组合数量为 ${res}`);
|
138
codes/javascript/chapter_dynamic_programming/edit_distance.js
Normal file
138
codes/javascript/chapter_dynamic_programming/edit_distance.js
Normal file
@ -0,0 +1,138 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: edit_distance.js
|
||||
* Created Time: 2023-08-23
|
||||
* Author: Gaofer Chou (gaofer-chou@qq.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
/* 编辑距离:暴力搜索 */
|
||||
function editDistanceDFS(s, t, i, 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.charAt(i - 1) === t.charAt(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
|
||||
const insert = editDistanceDFS(s, t, i, j - 1);
|
||||
const del = editDistanceDFS(s, t, i - 1, j);
|
||||
const replace = editDistanceDFS(s, t, i - 1, j - 1);
|
||||
// 返回最少编辑步数
|
||||
return Math.min(Math.min(insert, del), replace) + 1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 编辑距离:记忆化搜索 */
|
||||
function editDistanceDFSMem(s, t, mem, i, 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.charAt(i - 1) === t.charAt(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
|
||||
const insert = editDistanceDFSMem(s, t, mem, i, j - 1);
|
||||
const del = editDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j);
|
||||
const replace = editDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j - 1);
|
||||
// 记录并返回最少编辑步数
|
||||
mem[i][j] = Math.min(Math.min(insert, del), replace) + 1;
|
||||
return mem[i][j];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 编辑距离:动态规划 */
|
||||
function editDistanceDP(s, t) {
|
||||
const n = s.length,
|
||||
m = t.length;
|
||||
const dp = Array.from({ length: n + 1 }, () => new Array(m + 1).fill(0));
|
||||
// 状态转移:首行首列
|
||||
for (let i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
dp[i][0] = i;
|
||||
}
|
||||
for (let j = 1; j <= m; j++) {
|
||||
dp[0][j] = j;
|
||||
}
|
||||
// 状态转移:其余行列
|
||||
for (let i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (let j = 1; j <= m; j++) {
|
||||
if (s.charAt(i - 1) === t.charAt(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] =
|
||||
Math.min(
|
||||
Math.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 */
|
||||
function editDistanceDPComp(s, t) {
|
||||
const n = s.length,
|
||||
m = t.length;
|
||||
const dp = new Array(m + 1).fill(0);
|
||||
// 状态转移:首行
|
||||
for (let j = 1; j <= m; j++) {
|
||||
dp[j] = j;
|
||||
}
|
||||
// 状态转移:其余行
|
||||
for (let i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
// 状态转移:首列
|
||||
let leftup = dp[0]; // 暂存 dp[i-1, j-1]
|
||||
dp[0] = i;
|
||||
// 状态转移:其余列
|
||||
for (let j = 1; j <= m; j++) {
|
||||
const temp = dp[j];
|
||||
if (s.charAt(i - 1) === t.charAt(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] = Math.min(Math.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];
|
||||
}
|
||||
|
||||
const s = 'bag';
|
||||
const t = 'pack';
|
||||
const n = s.length,
|
||||
m = t.length;
|
||||
|
||||
// 暴力搜索
|
||||
let res = editDistanceDFS(s, t, n, m);
|
||||
console.log(`将 ${s} 更改为 ${t} 最少需要编辑 ${res} 步`);
|
||||
|
||||
// 记忆化搜索
|
||||
const mem = Array.from(new Array(n + 1), () => new Array(m + 1).fill(-1));
|
||||
res = editDistanceDFSMem(s, t, mem, n, m);
|
||||
console.log(`将 ${s} 更改为 ${t} 最少需要编辑 ${res} 步`);
|
||||
|
||||
// 动态规划
|
||||
res = editDistanceDP(s, t);
|
||||
console.log(`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);
|
||||
console.log(`将 ${s} 更改为 ${t} 最少需要编辑 ${res} 步`);
|
112
codes/javascript/chapter_dynamic_programming/knapsack.js
Normal file
112
codes/javascript/chapter_dynamic_programming/knapsack.js
Normal file
@ -0,0 +1,112 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: knapsack.js
|
||||
* Created Time: 2023-08-23
|
||||
* Author: Gaofer Chou (gaofer-chou@qq.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
/* 0-1 背包:暴力搜索 */
|
||||
function knapsackDFS(wgt, val, i, 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
|
||||
const no = knapsackDFS(wgt, val, i - 1, c);
|
||||
const 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 Math.max(no, yes);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 0-1 背包:记忆化搜索 */
|
||||
function knapsackDFSMem(wgt, val, mem, i, 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
|
||||
const no = knapsackDFSMem(wgt, val, mem, i - 1, c);
|
||||
const 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] = Math.max(no, yes);
|
||||
return mem[i][c];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 0-1 背包:动态规划 */
|
||||
function knapsackDP(wgt, val, cap) {
|
||||
const n = wgt.length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
const dp = Array(n + 1)
|
||||
.fill(0)
|
||||
.map(() => Array(cap + 1).fill(0));
|
||||
// 状态转移
|
||||
for (let i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (let 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] = Math.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 */
|
||||
function knapsackDPComp(wgt, val, cap) {
|
||||
const n = wgt.length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
const dp = Array(cap + 1).fill(0);
|
||||
// 状态转移
|
||||
for (let i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
// 倒序遍历
|
||||
for (let 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] = Math.max(dp[c], dp[c - wgt[i - 1]] + val[i - 1]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[cap];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
const wgt = [10, 20, 30, 40, 50];
|
||||
const val = [50, 120, 150, 210, 240];
|
||||
const cap = 50;
|
||||
const n = wgt.length;
|
||||
|
||||
// 暴力搜索
|
||||
let res = knapsackDFS(wgt, val, n, cap);
|
||||
console.log(`不超过背包容量的最大物品价值为 ${res}`);
|
||||
|
||||
// 记忆化搜索
|
||||
const mem = Array.from({ length: n + 1 }, () =>
|
||||
Array.from({ length: cap + 1 }, () => -1)
|
||||
);
|
||||
res = knapsackDFSMem(wgt, val, mem, n, cap);
|
||||
console.log(`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);
|
||||
console.log(`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);
|
||||
console.log(`不超过背包容量的最大物品价值为 ${res}`);
|
@ -0,0 +1,49 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: min_cost_climbing_stairs_dp.js
|
||||
* Created Time: 2023-08-23
|
||||
* Author: Gaofer Chou (gaofer-chou@qq.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
/* 爬楼梯最小代价:动态规划 */
|
||||
function minCostClimbingStairsDP(cost) {
|
||||
const n = cost.length - 1;
|
||||
if (n === 1 || n === 2) {
|
||||
return cost[n];
|
||||
}
|
||||
// 初始化 dp 表,用于存储子问题的解
|
||||
const dp = new Array(n + 1);
|
||||
// 初始状态:预设最小子问题的解
|
||||
dp[1] = cost[1];
|
||||
dp[2] = cost[2];
|
||||
// 状态转移:从较小子问题逐步求解较大子问题
|
||||
for (let i = 3; i <= n; i++) {
|
||||
dp[i] = Math.min(dp[i - 1], dp[i - 2]) + cost[i];
|
||||
}
|
||||
return dp[n];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 爬楼梯最小代价:状态压缩后的动态规划 */
|
||||
function minCostClimbingStairsDPComp(cost) {
|
||||
const n = cost.length - 1;
|
||||
if (n === 1 || n === 2) {
|
||||
return cost[n];
|
||||
}
|
||||
let a = cost[1],
|
||||
b = cost[2];
|
||||
for (let i = 3; i <= n; i++) {
|
||||
const tmp = b;
|
||||
b = Math.min(a, tmp) + cost[i];
|
||||
a = tmp;
|
||||
}
|
||||
return b;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
const cost = [0, 1, 10, 1, 1, 1, 10, 1, 1, 10, 1];
|
||||
console.log('输入楼梯的代价列表为:', cost);
|
||||
|
||||
let res = minCostClimbingStairsDP(cost);
|
||||
console.log(`爬完楼梯的最低代价为:${res}`);
|
||||
|
||||
res = minCostClimbingStairsDPComp(cost);
|
||||
console.log(`爬完楼梯的最低代价为:${res}`);
|
121
codes/javascript/chapter_dynamic_programming/min_path_sum.js
Normal file
121
codes/javascript/chapter_dynamic_programming/min_path_sum.js
Normal file
@ -0,0 +1,121 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: min_path_sum.js
|
||||
* Created Time: 2023-08-23
|
||||
* Author: Gaofer Chou (gaofer-chou@qq.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
/* 最小路径和:暴力搜索 */
|
||||
function minPathSumDFS(grid, i, 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) {
|
||||
return Infinity;
|
||||
}
|
||||
// 计算从左上角到 (i-1, j) 和 (i, j-1) 的最小路径代价
|
||||
const left = minPathSumDFS(grid, i - 1, j);
|
||||
const up = minPathSumDFS(grid, i, j - 1);
|
||||
// 返回从左上角到 (i, j) 的最小路径代价
|
||||
return Math.min(left, up) + grid[i][j];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 最小路径和:记忆化搜索 */
|
||||
function minPathSumDFSMem(grid, mem, i, 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) {
|
||||
return Infinity;
|
||||
}
|
||||
// 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
|
||||
const left = minPathSumDFSMem(grid, mem, i - 1, j);
|
||||
const 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] = Math.min(left, up) + grid[i][j];
|
||||
return mem[i][j];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 最小路径和:动态规划 */
|
||||
function minPathSumDP(grid) {
|
||||
const n = grid.length,
|
||||
m = grid[0].length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
const dp = Array.from({ length: n }, () =>
|
||||
Array.from({ length: m }, () => 0)
|
||||
);
|
||||
dp[0][0] = grid[0][0];
|
||||
// 状态转移:首行
|
||||
for (let j = 1; j < m; j++) {
|
||||
dp[0][j] = dp[0][j - 1] + grid[0][j];
|
||||
}
|
||||
// 状态转移:首列
|
||||
for (let i = 1; i < n; i++) {
|
||||
dp[i][0] = dp[i - 1][0] + grid[i][0];
|
||||
}
|
||||
// 状态转移:其余行列
|
||||
for (let i = 1; i < n; i++) {
|
||||
for (let j = 1; j < m; j++) {
|
||||
dp[i][j] = Math.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 */
|
||||
function minPathSumDPComp(grid) {
|
||||
const n = grid.length,
|
||||
m = grid[0].length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
const dp = new Array(m);
|
||||
// 状态转移:首行
|
||||
dp[0] = grid[0][0];
|
||||
for (let j = 1; j < m; j++) {
|
||||
dp[j] = dp[j - 1] + grid[0][j];
|
||||
}
|
||||
// 状态转移:其余行
|
||||
for (let 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 (let j = 1; j < m; j++) {
|
||||
dp[j] = Math.min(dp[j - 1], dp[j]) + grid[i][j];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[m - 1];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
const grid = [
|
||||
[1, 3, 1, 5],
|
||||
[2, 2, 4, 2],
|
||||
[5, 3, 2, 1],
|
||||
[4, 3, 5, 2],
|
||||
]
|
||||
const n = grid.length,
|
||||
m = grid[0].length;
|
||||
// 暴力搜索
|
||||
let res = minPathSumDFS(grid, n - 1, m - 1);
|
||||
console.log(`从左上角到右下角的最小路径和为 ${res}`);
|
||||
|
||||
// 记忆化搜索
|
||||
const mem = Array.from({ length: n }, () =>
|
||||
Array.from({ length: m }, () => -1)
|
||||
);
|
||||
res = minPathSumDFSMem(grid, mem, n - 1, m - 1);
|
||||
console.log(`从左上角到右下角的最小路径和为 ${res}`);
|
||||
|
||||
// 动态规划
|
||||
res = minPathSumDP(grid);
|
||||
console.log(`从左上角到右下角的最小路径和为 ${res}`);
|
||||
|
||||
// 状态压缩后的动态规划
|
||||
res = minPathSumDPComp(grid);
|
||||
console.log(`从左上角到右下角的最小路径和为 ${res}`);
|
@ -0,0 +1,63 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: unbounded_knapsack.js
|
||||
* Created Time: 2023-08-23
|
||||
* Author: Gaofer Chou (gaofer-chou@qq.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
/* 完全背包:动态规划 */
|
||||
function unboundedKnapsackDP(wgt, val, cap) {
|
||||
const n = wgt.length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
const dp = Array.from({ length: n + 1 }, () =>
|
||||
Array.from({ length: cap + 1 }, () => 0)
|
||||
);
|
||||
// 状态转移
|
||||
for (let i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (let 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] = Math.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 */
|
||||
function unboundedKnapsackDPComp(wgt, val, cap) {
|
||||
const n = wgt.length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
const dp = Array.from({ length: cap + 1 }, () => 0);
|
||||
// 状态转移
|
||||
for (let i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (let 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] = Math.max(dp[c], dp[c - wgt[i - 1]] + val[i - 1]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[cap];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
const wgt = [1, 2, 3];
|
||||
const val = [5, 11, 15];
|
||||
const cap = 4;
|
||||
|
||||
// 动态规划
|
||||
let res = unboundedKnapsackDP(wgt, val, cap);
|
||||
console.log(`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 = unboundedKnapsackDPComp(wgt, val, cap);
|
||||
console.log(`不超过背包容量的最大物品价值为 ${res}`);
|
@ -61,3 +61,5 @@ res.forEach((state) => {
|
||||
console.log('--------------------');
|
||||
state.forEach((row) => console.log(row));
|
||||
});
|
||||
|
||||
export {};
|
@ -0,0 +1,35 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: climbing_stairs_constraint_dp.ts
|
||||
* Created Time: 2023-08-23
|
||||
* Author: Gaofer Chou (gaofer-chou@qq.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
/* 带约束爬楼梯:动态规划 */
|
||||
function climbingStairsConstraintDP(n: number): number {
|
||||
if (n === 1 || n === 2) {
|
||||
return n;
|
||||
}
|
||||
// 初始化 dp 表,用于存储子问题的解
|
||||
const dp = Array.from(
|
||||
{ length: n + 1 },
|
||||
() => new Array(3)
|
||||
);
|
||||
// 初始状态:预设最小子问题的解
|
||||
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 (let i = 3; i <= n; i++) {
|
||||
dp[i][1] = dp[i - 1][2];
|
||||
dp[i][2] = dp[i - 2][1] + dp[i - 2][2];
|
||||
}
|
||||
return dp[n][1] + dp[n][2];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
const n = 9;
|
||||
const res = climbingStairsConstraintDP(n);
|
||||
console.log(`爬 ${n} 阶楼梯共有 ${res} 种方案`);
|
||||
|
||||
export {};
|
68
codes/typescript/chapter_dynamic_programming/coin_change.ts
Normal file
68
codes/typescript/chapter_dynamic_programming/coin_change.ts
Normal file
@ -0,0 +1,68 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: coin_change.ts
|
||||
* Created Time: 2023-08-23
|
||||
* Author: Gaofer Chou (gaofer-chou@qq.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
/* 零钱兑换:动态规划 */
|
||||
function coinChangeDP(coins: Array<number>, amt: number): number {
|
||||
const n = coins.length;
|
||||
const MAX = amt + 1;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
const dp = Array.from({ length: n + 1 }, () =>
|
||||
Array.from({ length: amt + 1 }, () => 0)
|
||||
);
|
||||
// 状态转移:首行首列
|
||||
for (let a = 1; a <= amt; a++) {
|
||||
dp[0][a] = MAX;
|
||||
}
|
||||
// 状态转移:其余行列
|
||||
for (let i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (let 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] = Math.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 */
|
||||
function coinChangeDPComp(coins: Array<number>, amt: number): number {
|
||||
const n = coins.length;
|
||||
const MAX = amt + 1;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
const dp = Array.from({ length: amt + 1 }, () => MAX);
|
||||
dp[0] = 0;
|
||||
// 状态转移
|
||||
for (let i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (let 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] = Math.min(dp[a], dp[a - coins[i - 1]] + 1);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[amt] !== MAX ? dp[amt] : -1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
const coins = [1, 2, 5];
|
||||
const amt = 4;
|
||||
|
||||
// 动态规划
|
||||
let res = coinChangeDP(coins, amt);
|
||||
console.log(`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);
|
||||
console.log(`凑到目标金额所需的最少硬币数量为 ${res}`);
|
||||
|
||||
export {};
|
@ -0,0 +1,66 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: coin_change_ii.ts
|
||||
* Created Time: 2023-08-23
|
||||
* Author: Gaofer Chou (gaofer-chou@qq.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
/* 零钱兑换 II:动态规划 */
|
||||
function coinChangeIIDP(coins: Array<number>, amt: number): number {
|
||||
const n = coins.length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
const dp = Array.from({ length: n + 1 }, () =>
|
||||
Array.from({ length: amt + 1 }, () => 0)
|
||||
);
|
||||
// 初始化首列
|
||||
for (let i = 0; i <= n; i++) {
|
||||
dp[i][0] = 1;
|
||||
}
|
||||
// 状态转移
|
||||
for (let i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (let 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 */
|
||||
function coinChangeIIDPComp(coins: Array<number>, amt: number): number {
|
||||
const n = coins.length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
const dp = Array.from({ length: amt + 1 }, () => 0);
|
||||
dp[0] = 1;
|
||||
// 状态转移
|
||||
for (let i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (let 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 */
|
||||
const coins = [1, 2, 5];
|
||||
const amt = 5;
|
||||
|
||||
// 动态规划
|
||||
let res = coinChangeIIDP(coins, amt);
|
||||
console.log(`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);
|
||||
console.log(`凑出目标金额的硬币组合数量为 ${res}`);
|
||||
|
||||
export {};
|
151
codes/typescript/chapter_dynamic_programming/edit_distance.ts
Normal file
151
codes/typescript/chapter_dynamic_programming/edit_distance.ts
Normal file
@ -0,0 +1,151 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: edit_distance.ts
|
||||
* Created Time: 2023-08-23
|
||||
* Author: Gaofer Chou (gaofer-chou@qq.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
/* 编辑距离:暴力搜索 */
|
||||
function editDistanceDFS(s: string, t: string, i: number, j: number): number {
|
||||
// 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.charAt(i - 1) === t.charAt(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
|
||||
const insert = editDistanceDFS(s, t, i, j - 1);
|
||||
const del = editDistanceDFS(s, t, i - 1, j);
|
||||
const replace = editDistanceDFS(s, t, i - 1, j - 1);
|
||||
// 返回最少编辑步数
|
||||
return Math.min(Math.min(insert, del), replace) + 1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 编辑距离:记忆化搜索 */
|
||||
function editDistanceDFSMem(
|
||||
s: string,
|
||||
t: string,
|
||||
mem: Array<Array<number>>,
|
||||
i: number,
|
||||
j: number
|
||||
): number {
|
||||
// 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.charAt(i - 1) === t.charAt(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
|
||||
const insert = editDistanceDFSMem(s, t, mem, i, j - 1);
|
||||
const del = editDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j);
|
||||
const replace = editDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j - 1);
|
||||
// 记录并返回最少编辑步数
|
||||
mem[i][j] = Math.min(Math.min(insert, del), replace) + 1;
|
||||
return mem[i][j];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 编辑距离:动态规划 */
|
||||
function editDistanceDP(s: string, t: string): number {
|
||||
const n = s.length,
|
||||
m = t.length;
|
||||
const dp = Array.from({ length: n + 1 }, () =>
|
||||
Array.from({ length: m + 1 }, () => 0)
|
||||
);
|
||||
// 状态转移:首行首列
|
||||
for (let i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
dp[i][0] = i;
|
||||
}
|
||||
for (let j = 1; j <= m; j++) {
|
||||
dp[0][j] = j;
|
||||
}
|
||||
// 状态转移:其余行列
|
||||
for (let i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (let j = 1; j <= m; j++) {
|
||||
if (s.charAt(i - 1) === t.charAt(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] =
|
||||
Math.min(
|
||||
Math.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 */
|
||||
function editDistanceDPComp(s: string, t: string): number {
|
||||
const n = s.length,
|
||||
m = t.length;
|
||||
const dp = new Array(m + 1).fill(0);
|
||||
// 状态转移:首行
|
||||
for (let j = 1; j <= m; j++) {
|
||||
dp[j] = j;
|
||||
}
|
||||
// 状态转移:其余行
|
||||
for (let i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
// 状态转移:首列
|
||||
let leftup = dp[0]; // 暂存 dp[i-1, j-1]
|
||||
dp[0] = i;
|
||||
// 状态转移:其余列
|
||||
for (let j = 1; j <= m; j++) {
|
||||
const temp = dp[j];
|
||||
if (s.charAt(i - 1) === t.charAt(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] = Math.min(Math.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 */
|
||||
const s = 'bag';
|
||||
const t = 'pack';
|
||||
const n = s.length,
|
||||
m = t.length;
|
||||
|
||||
// 暴力搜索
|
||||
let res = editDistanceDFS(s, t, n, m);
|
||||
console.log(`将 ${s} 更改为 ${t} 最少需要编辑 ${res} 步`);
|
||||
|
||||
// 记忆化搜索
|
||||
const mem = Array.from({ length: n + 1 }, () =>
|
||||
Array.from({ length: m + 1 }, () => -1)
|
||||
);
|
||||
res = editDistanceDFSMem(s, t, mem, n, m);
|
||||
console.log(`将 ${s} 更改为 ${t} 最少需要编辑 ${res} 步`);
|
||||
|
||||
// 动态规划
|
||||
res = editDistanceDP(s, t);
|
||||
console.log(`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);
|
||||
console.log(`将 ${s} 更改为 ${t} 最少需要编辑 ${res} 步`);
|
||||
|
||||
export {};
|
135
codes/typescript/chapter_dynamic_programming/knapsack.ts
Normal file
135
codes/typescript/chapter_dynamic_programming/knapsack.ts
Normal file
@ -0,0 +1,135 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: knapsack.ts
|
||||
* Created Time: 2023-08-23
|
||||
* Author: Gaofer Chou (gaofer-chou@qq.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
/* 0-1 背包:暴力搜索 */
|
||||
function knapsackDFS(
|
||||
wgt: Array<number>,
|
||||
val: Array<number>,
|
||||
i: number,
|
||||
c: number
|
||||
): number {
|
||||
// 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
|
||||
const no = knapsackDFS(wgt, val, i - 1, c);
|
||||
const 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 Math.max(no, yes);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 0-1 背包:记忆化搜索 */
|
||||
function knapsackDFSMem(
|
||||
wgt: Array<number>,
|
||||
val: Array<number>,
|
||||
mem: Array<Array<number>>,
|
||||
i: number,
|
||||
c: number
|
||||
): number {
|
||||
// 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
|
||||
const no = knapsackDFSMem(wgt, val, mem, i - 1, c);
|
||||
const 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] = Math.max(no, yes);
|
||||
return mem[i][c];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 0-1 背包:动态规划 */
|
||||
function knapsackDP(
|
||||
wgt: Array<number>,
|
||||
val: Array<number>,
|
||||
cap: number
|
||||
): number {
|
||||
const n = wgt.length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
const dp = Array.from({ length: n + 1 }, () =>
|
||||
Array.from({ length: cap + 1 }, () => 0)
|
||||
);
|
||||
// 状态转移
|
||||
for (let i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (let 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] = Math.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 */
|
||||
function knapsackDPComp(
|
||||
wgt: Array<number>,
|
||||
val: Array<number>,
|
||||
cap: number
|
||||
): number {
|
||||
const n = wgt.length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
const dp = Array(cap + 1).fill(0);
|
||||
// 状态转移
|
||||
for (let i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
// 倒序遍历
|
||||
for (let 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] = Math.max(dp[c], dp[c - wgt[i - 1]] + val[i - 1]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[cap];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
const wgt = [10, 20, 30, 40, 50];
|
||||
const val = [50, 120, 150, 210, 240];
|
||||
const cap = 50;
|
||||
const n = wgt.length;
|
||||
|
||||
// 暴力搜索
|
||||
let res = knapsackDFS(wgt, val, n, cap);
|
||||
console.log(`不超过背包容量的最大物品价值为 ${res}`);
|
||||
|
||||
// 记忆化搜索
|
||||
const mem = Array.from({ length: n + 1 }, () =>
|
||||
Array.from({ length: cap + 1 }, () => -1)
|
||||
);
|
||||
res = knapsackDFSMem(wgt, val, mem, n, cap);
|
||||
console.log(`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);
|
||||
console.log(`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);
|
||||
console.log(`不超过背包容量的最大物品价值为 ${res}`);
|
||||
|
||||
export {};
|
@ -0,0 +1,51 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: min_cost_climbing_stairs_dp.ts
|
||||
* Created Time: 2023-08-23
|
||||
* Author: Gaofer Chou (gaofer-chou@qq.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
/* 爬楼梯最小代价:动态规划 */
|
||||
function minCostClimbingStairsDP(cost: Array<number>): number {
|
||||
const n = cost.length - 1;
|
||||
if (n === 1 || n === 2) {
|
||||
return cost[n];
|
||||
}
|
||||
// 初始化 dp 表,用于存储子问题的解
|
||||
const dp = new Array(n + 1);
|
||||
// 初始状态:预设最小子问题的解
|
||||
dp[1] = cost[1];
|
||||
dp[2] = cost[2];
|
||||
// 状态转移:从较小子问题逐步求解较大子问题
|
||||
for (let i = 3; i <= n; i++) {
|
||||
dp[i] = Math.min(dp[i - 1], dp[i - 2]) + cost[i];
|
||||
}
|
||||
return dp[n];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 爬楼梯最小代价:状态压缩后的动态规划 */
|
||||
function minCostClimbingStairsDPComp(cost: Array<number>): number {
|
||||
const n = cost.length - 1;
|
||||
if (n === 1 || n === 2) {
|
||||
return cost[n];
|
||||
}
|
||||
let a = cost[1],
|
||||
b = cost[2];
|
||||
for (let i = 3; i <= n; i++) {
|
||||
const tmp = b;
|
||||
b = Math.min(a, tmp) + cost[i];
|
||||
a = tmp;
|
||||
}
|
||||
return b;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
const cost = [0, 1, 10, 1, 1, 1, 10, 1, 1, 10, 1];
|
||||
console.log(`输入楼梯的代价列表为:${cost}`);
|
||||
|
||||
let res = minCostClimbingStairsDP(cost);
|
||||
console.log(`爬完楼梯的最低代价为:${res}`);
|
||||
|
||||
res = minCostClimbingStairsDPComp(cost);
|
||||
console.log(`爬完楼梯的最低代价为:${res}`);
|
||||
|
||||
export {};
|
132
codes/typescript/chapter_dynamic_programming/min_path_sum.ts
Normal file
132
codes/typescript/chapter_dynamic_programming/min_path_sum.ts
Normal file
@ -0,0 +1,132 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: min_path_sum.ts
|
||||
* Created Time: 2023-08-23
|
||||
* Author: Gaofer Chou (gaofer-chou@qq.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
/* 最小路径和:暴力搜索 */
|
||||
function minPathSumDFS(
|
||||
grid: Array<Array<number>>,
|
||||
i: number,
|
||||
j: number
|
||||
): number {
|
||||
// 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) {
|
||||
return Infinity;
|
||||
}
|
||||
// 计算从左上角到 (i-1, j) 和 (i, j-1) 的最小路径代价
|
||||
const left = minPathSumDFS(grid, i - 1, j);
|
||||
const up = minPathSumDFS(grid, i, j - 1);
|
||||
// 返回从左上角到 (i, j) 的最小路径代价
|
||||
return Math.min(left, up) + grid[i][j];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 最小路径和:记忆化搜索 */
|
||||
function minPathSumDFSMem(
|
||||
grid: Array<Array<number>>,
|
||||
mem: Array<Array<number>>,
|
||||
i: number,
|
||||
j: number
|
||||
): number {
|
||||
// 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) {
|
||||
return Infinity;
|
||||
}
|
||||
// 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
|
||||
const left = minPathSumDFSMem(grid, mem, i - 1, j);
|
||||
const 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] = Math.min(left, up) + grid[i][j];
|
||||
return mem[i][j];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 最小路径和:动态规划 */
|
||||
function minPathSumDP(grid: Array<Array<number>>): number {
|
||||
const n = grid.length,
|
||||
m = grid[0].length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
const dp = Array.from({ length: n }, () =>
|
||||
Array.from({ length: m }, () => 0)
|
||||
);
|
||||
dp[0][0] = grid[0][0];
|
||||
// 状态转移:首行
|
||||
for (let j = 1; j < m; j++) {
|
||||
dp[0][j] = dp[0][j - 1] + grid[0][j];
|
||||
}
|
||||
// 状态转移:首列
|
||||
for (let i = 1; i < n; i++) {
|
||||
dp[i][0] = dp[i - 1][0] + grid[i][0];
|
||||
}
|
||||
// 状态转移:其余行列
|
||||
for (let i = 1; i < n; i++) {
|
||||
for (let j: number = 1; j < m; j++) {
|
||||
dp[i][j] = Math.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 */
|
||||
function minPathSumDPComp(grid: Array<Array<number>>): number {
|
||||
const n = grid.length,
|
||||
m = grid[0].length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
const dp = new Array(m);
|
||||
// 状态转移:首行
|
||||
dp[0] = grid[0][0];
|
||||
for (let j = 1; j < m; j++) {
|
||||
dp[j] = dp[j - 1] + grid[0][j];
|
||||
}
|
||||
// 状态转移:其余行
|
||||
for (let 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 (let j = 1; j < m; j++) {
|
||||
dp[j] = Math.min(dp[j - 1], dp[j]) + grid[i][j];
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
return dp[m - 1];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
const grid = [
|
||||
[1, 3, 1, 5],
|
||||
[2, 2, 4, 2],
|
||||
[5, 3, 2, 1],
|
||||
[4, 3, 5, 2],
|
||||
];
|
||||
const n = grid.length,
|
||||
m = grid[0].length;
|
||||
// 暴力搜索
|
||||
let res = minPathSumDFS(grid, n - 1, m - 1);
|
||||
console.log(`从左上角到右下角的最小路径和为 ${res}`);
|
||||
|
||||
// 记忆化搜索
|
||||
const mem = Array.from({ length: n }, () =>
|
||||
Array.from({ length: m }, () => -1)
|
||||
);
|
||||
res = minPathSumDFSMem(grid, mem, n - 1, m - 1);
|
||||
console.log(`从左上角到右下角的最小路径和为 ${res}`);
|
||||
|
||||
// 动态规划
|
||||
res = minPathSumDP(grid);
|
||||
console.log(`从左上角到右下角的最小路径和为 ${res}`);
|
||||
|
||||
// 状态压缩后的动态规划
|
||||
res = minPathSumDPComp(grid);
|
||||
console.log(`从左上角到右下角的最小路径和为 ${res}`);
|
||||
|
||||
export {};
|
@ -0,0 +1,73 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: unbounded_knapsack.ts
|
||||
* Created Time: 2023-08-23
|
||||
* Author: Gaofer Chou (gaofer-chou@qq.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
/* 完全背包:动态规划 */
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function unboundedKnapsackDP(
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wgt: Array<number>,
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val: Array<number>,
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cap: number
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): number {
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const n = wgt.length;
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||||
// 初始化 dp 表
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const dp = Array.from({ length: n + 1 }, () =>
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Array.from({ length: cap + 1 }, () => 0)
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||||
);
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// 状态转移
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||||
for (let i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (let c = 1; c <= cap; c++) {
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||||
if (wgt[i - 1] > c) {
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||||
// 若超过背包容量,则不选物品 i
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||||
dp[i][c] = dp[i - 1][c];
|
||||
} else {
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// 不选和选物品 i 这两种方案的较大值
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||||
dp[i][c] = Math.max(
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||||
dp[i - 1][c],
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||||
dp[i][c - wgt[i - 1]] + val[i - 1]
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||||
);
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}
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}
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}
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return dp[n][cap];
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}
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/* 完全背包:状态压缩后的动态规划 */
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function unboundedKnapsackDPComp(
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wgt: Array<number>,
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||||
val: Array<number>,
|
||||
cap: number
|
||||
): number {
|
||||
const n = wgt.length;
|
||||
// 初始化 dp 表
|
||||
const dp = Array.from({ length: cap + 1 }, () => 0);
|
||||
// 状态转移
|
||||
for (let i = 1; i <= n; i++) {
|
||||
for (let 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] = Math.max(dp[c], dp[c - wgt[i - 1]] + val[i - 1]);
|
||||
}
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||||
}
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||||
}
|
||||
return dp[cap];
|
||||
}
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/* Driver Code */
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const wgt = [1, 2, 3];
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const val = [5, 11, 15];
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const cap = 4;
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// 动态规划
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let res = unboundedKnapsackDP(wgt, val, cap);
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console.log(`不超过背包容量的最大物品价值为 ${res}`);
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// 状态压缩后的动态规划
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||||
res = unboundedKnapsackDPComp(wgt, val, cap);
|
||||
console.log(`不超过背包容量的最大物品价值为 ${res}`);
|
||||
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export {};
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