从bt到dp的困惑

2023-05-16

每一个dp的背后都必然有一个bt。bt的基础上加上记忆化搜索,然后对问题的拆分由从上到下变成从下到上,即可转化为dp。但绝不是所有的bt就天然的可以转化为dp。例如下面这个例子

leetCode 115题,不同的子序列。

给定一个字符串 S 和一个字符串 T,计算在 S 的子序列中 T 出现的个数。

一个字符串的一个子序列是指,通过删除一些(也可以不删除)字符且不干扰剩余字符相对位置所组成的新字符串。(例如,“ACE” 是 “ABCDE” 的一个子序列,而 “AEC” 不是),下面是示例。

输入: S = “babgbag”, T = “bag”
输出: 5
解释:
如下图所示, 有 5 种可以从 S 中得到 “bag” 的方案。
(上箭头符号 ^ 表示选取的字母)
在这里插入图片描述

最简单的bt解法1,这个我相信不用解释大家都看得懂。

void bt(string& S,int index1,string& T,int index2,int& res){                              
        if(index2 == T.size()) {                                                          
                res++;                                                                    
                return;                                                                   
        } else {                                                                          
                for(int j = index1; j < S.size() - (T.size() - index2) + 1; j ++) {       
                        if(S[j] != T[index2]) continue;                                   
                        bt(S, j + 1, T, index2 + 1,res);                                  
                }                                                                         
        }                                                                                 
}                                                                                         
int numDistinct(string S, string T) {                                                     
        int res = 0;                                                                      
        bt(S,0,T,0,res);                                                                  
        return res;                                                                       
}                                                                                         

能转化成dp的bt解法2,借助dp数组使用了记忆化搜索。(有个小问题,下面这种解法,是不是bt呢?)

int bt(string& S,int len1,string& T,int len2,vector<vector<int>>& dp){               
     if(dp[len1][len2] != -1) return dp[len1][len2];                                  
     if(len2 == 0){                                                                   
         dp[len1][len2] = 1;                                                          
         return 1;                                                                    
     }                                                                                
     if(len1 == 0) {                                                                  
         dp[len1][len2] = 0;                                                          
         return 0;                                                                    
     }                                                                                
     dp[len1][len2] = 0;                                                              
     if(S[len1 - 1] == T[len2 - 1]){                                                  
         dp[len1][len2] = bt(S,len1 - 1,T,len2 - 1,dp) + bt(S,len1 - 1,T,len2,dp);    
     }else{                                                                           
         dp[len1][len2] = bt(S,len1 - 1,T,len2,dp);                                   
     }                                                                                
     return dp[len1][len2];                                                           
}
int numDistinct(string S, string T) {    
    vector<vector<int>> dp(S.size() + 1,vector<int>(T.size() + 1,-1));                        
    int res = bt(S,S.size() - 1,T,T.size() - 1,dp);                     
    return res;                          
}                                                                                                                            

解释如下,动态规划四要素:

状态定义:dp[i][j] 表示 s字符串的前 i 个字符(即从头开始,长为i的串)与 t 字符串的前 j 个字符能产生的子序列数量。
状态转移:对于dp[i][j]
如果 s[i - 1] == t[j - 1] ,那么dp[i][j]是下面这两种情况的加和
        使用 s 的第 i 位置字符:dp[i - 1][j - 1]
        不使用 s 的第 i 位置字符:dp[i - 1][j]//寄希望于前i - 1个字符能弄出t[j]来
否则 s[i- 1] != t[j - 1],那么dp[i][j]就只有下面这一种情况
       相当于不使用 s 的第 j 位置字符,dp[i - 1][j]
初始化:dp[i][0] = 1,dp[0][j] = 0
结果:dp[s.size()][t.size()]

根据上面的bt解法2,就可以得到下面的dp解法3了

int dp(string& S,string& T,vector<vector<int>>& dp){               
        for(int i = 0;i < S.size();i++){
            dp[i][0] = 1;
        }
        for(int j = 1; j <= T.size(); j++) {
            for(int i = 1; i <= S.length(); i++) {
                if(S[j - 1] == T[i-1]) {
                    dp[i][j] = dp[i - 1][j] + dp[i - 1][j - 1];
                } else {
                    dp[i][j] = dp[i - 1][j];
                }
            }
        }
     return dp[S.size()][T.size()];                                                           
}
int numDistinct(string S, string T) {    
    vector<vector<int>> dp(S.size() + 1,vector<int>(T.size() + 1,0));                        
    int res = bt(S,T,dp);                     
    return res;                          
}        

有了解法2,可以很自然的想到解法3。

但是我现在只能自然的想到解法1,想不到解法2,该怎么办呢。解法1怎么样可以演化为解法2呢?

还是说解法2不是由解法1演变而来,而是根据dp表达式得出呢?
 

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