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详解PHP怎么使用动态规划实现最优红包组合

php 搞代码 3年前 (2022-01-21) 32次浏览 已收录 0个评论

最近在做一个小需求,每笔订单会根据金额决定用户可以使用的红包最大值,如果用户选择使用红包,需要帮助用户从拥有的红包列表里选取最优的红包组合,要求组合出的红包值最接近或等于可以使用的红包最大值。后面思考了一圈,这不就是 『0-1背包问题』么,终于可以把以前学过的 『动态规划』 算法拿来实战一下了!

动态规划是什么

动态规划 (Dynamic programming 简写:DP)是一种在数学、管理科学、计算机科学、经济学和生物信息学中使用的,通过把原问题分解为相对简单的子问题的方式求解复杂问题的方法。

动态规划常常适用于有重叠子问题和最优子结构性质的问题,动态规划方法所耗时间往往远少于朴素解法。

动态规划适用场景

一般使用动态规划来解决求最优解的问题。在解决问题的过程中需要多次决策,而每次决策都有产生一组状态,然后从最优的决策中继续下一次的决策,最终找到最优的结果。

另外动态规划还具有3个特征,如下:

最优子结构性质

如果问题的最优解所包含的子问题的解也是最优的,我们就称该问题具有最优子结构性质(即满足最优化原理)。从而我们可以通过子问题的最优解,推导出问题的最优解,也可以理解为后面阶段的状态可以通过前面阶段的状态推导出来。

无后效性

即子问题的解一旦确定,就不再改变,不受在这之后、包含它的更大的问题的求解决策影响。

可以简单理解为 在推导后面阶段状态的时候,我们只需要关心它前一阶段的状态状态,不用去关心这个状态是怎么一步步推导出来的。第二个含义就是某个阶段的状态一旦确定下来,就不会受之后阶段的决策影响。

子问题重叠性质

子问题重叠性质是指在用递归算法自顶向下对问题进行求解时,每次产生的子问题并不总是新问题,有些子问题会被重复计算多次

0-1背包问题

上面的理论比较抽象,和扯犊子一样的,来看下经典的背包问题。

假设现在有5个物品他们的重量分别是 2, 2, 5, 11, 4, 现在有一个背包,能承受的最大重量是 10,请选择合适的物品放入背包,那么能组合出的物品最大重量是多少?

不同的物品组合会有多种不同的状态,我们可以使用 f(i, w) 来表示一种状态,其中 i = index 表示第几个物品, w = weight 表示当前的总重量。

整个问题的求解需要经过 『n』 个阶段,每个阶段都需要决策一个物品是否放入背包,决策的结果只有2种 『放入』 或者 『不放入』。在决策完一个物品后,背包中的物品重量会有很多种不同的状态,我们需要把每一层的 重复状态 合并,然后只留下不同的状态。然后基于上一层的状态结果来推导出下一层的状态结果。最终全部物品决策完就可以找到最优的组合解。

第0(其实也就是第一个物品,按照习惯从0开始下标吧)个物品的重量是2,然后开始决策是否放入背包,结果只有2种。如果放入背包那么此时背包的重量就是2,如果不放入背包那么背包的重量就是0.记作 $本文来源gaodaimacom搞#^代%!码&网*

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status[0][0] = true; 和 $status[0][2] = true; 和上面的 f(i, w) 一样,前一位表示物品,后一位表示重量。


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