Programowanie dynamiczne z dużą liczbą podproblemów. Więc próbuję rozwiązać ten problem z ulicy wywiadu:
Grid Walking (Zdobądź 50 punktów)
Znajdujesz się w siatce wymiarowej na pozycji . Wymiary siatki to ). W jednym kroku możesz przejść jeden krok do przodu lub do tyłu w dowolnym z wymiarów. (Więc zawsze są możliwe różne ruchy). Na ile sposobów możesz wziąć kroki takie, że w żadnym momencie nie opuszczasz siatki? Opuszczasz siatkę, jeśli dla dowolnego , albo albo .
Moją pierwszą próbą było zapamiętane rozwiązanie rekurencyjne:
def number_of_ways(steps, starting_point):
global n, dimensions, mem
#print steps, starting_point
if (steps, tuple(starting_point)) in mem:
return mem[(steps, tuple(starting_point))]
val = 0
if steps == 0:
val = 1
else:
for i in range(0, n):
tuple_copy = starting_point[:]
tuple_copy[i] += 1
if tuple_copy[i] <= dimensions[i]:
val += number_of_ways(steps - 1, tuple_copy)
tuple_copy = starting_point[:]
tuple_copy[i] -= 1
if tuple_copy[i] > 0:
val += number_of_ways(steps - 1, tuple_copy)
mem[(steps, tuple(starting_point))] = val
return val
Wielka niespodzianka: zawodzi w przypadku dużej liczby kroków i / lub wymiarów z powodu braku pamięci.
Następnym krokiem jest ulepszenie mojego rozwiązania za pomocą programowania dynamicznego. Ale przed rozpoczęciem widzę poważny problem z tym podejściem. Argumentem starting_point
jest -tuple, gdzie jest tak duże jak . Tak więc w rzeczywistości funkcja może być number_of_ways(steps, x1, x2, x3, ... x10)
z .
Problemy z programowaniem dynamicznym, które widziałem w podręcznikach, prawie wszystkie mają zmienne TWP, więc potrzebna jest tylko dwuwymiarowa macierz. W takim przypadku potrzebna byłaby dziesięciowymiarowa matryca. Więc komórek w sumie.
AKTUALIZACJA
Korzystając z sugestii Petera Shora i wprowadzając kilka drobnych poprawek, zwłaszcza potrzebę śledzenia pozycji w funkcji , a nie tylko dzielenie wymiarów na dwa zestawy A i B, dzielenie rekurencyjne, efektywne przy użyciu metoda „dziel i rządź”, dopóki nie zostanie osiągnięty przypadek podstawowy, gdy w zestawie znajduje się tylko jeden wymiar.
Wymyśliłem następującą implementację, która przeszła wszystkie testy poniżej maksymalnego czasu wykonania:
def ways(di, offset, steps):
global mem, dimensions
if steps in mem[di] and offset in mem[di][steps]:
return mem[di][steps][offset]
val = 0
if steps == 0:
val = 1
else:
if offset - 1 >= 1:
val += ways(di, offset - 1, steps - 1)
if offset + 1 <= dimensions[di]:
val += ways(di, offset + 1, steps - 1)
mem[di][steps][offset] = val
return val
def set_ways(left, right, steps):
# must create t1, t2, t3 .. ti for steps
global mem_set, mem, starting_point
#print left, right
#sleep(2)
if (left, right) in mem_set and steps in mem_set[(left, right)]:
return mem_set[(left, right)][steps]
if right - left == 1:
#print 'getting steps for', left, steps, starting_point[left]
#print 'got ', mem[left][steps][starting_point[left]], 'steps'
return mem[left][steps][starting_point[left]]
#return ways(left, starting_point[left], steps)
val = 0
split_point = left + (right - left) / 2
for i in xrange(steps + 1):
t1 = i
t2 = steps - i
mix_factor = fact[steps] / (fact[t1] * fact[t2])
#print "mix_factor = %d, dimension: %d - %d steps, dimension %d - %d steps" % (mix_factor, left, t1, split_point, t2)
val += mix_factor * set_ways(left, split_point, t1) * set_ways(split_point, right, t2)
mem_set[(left, right)][steps] = val
return val
import sys
from time import sleep, time
fact = {}
fact[0] = 1
start = time()
accum = 1
for k in xrange(1, 300+1):
accum *= k
fact[k] = accum
#print 'fact_time', time() - start
data = sys.stdin.readlines()
num_tests = int(data.pop(0))
for ignore in xrange(0, num_tests):
n_and_steps = data.pop(0)
n, steps = map(lambda x: int(x), n_and_steps.split())
starting_point = map(lambda x: int(x), data.pop(0).split())
dimensions = map(lambda x: int(x), data.pop(0).split())
mem = {}
for di in xrange(n):
mem[di] = {}
for i in xrange(steps + 1):
mem[di][i] = {}
ways(di, starting_point[di], i)
start = time()
#print 'mem vector is done'
mem_set = {}
for i in xrange(n + 1):
for j in xrange(n + 1):
mem_set[(i, j)] = {}
answer = set_ways(0, n, steps)
#print answer
print answer % 1000000007
#print time() - start
źródło
mem[]
słownik. I dziękuję za oczyszczenie mojej odpowiedzi. Niezbyt zaznajomiony z LaTeX, ale dołoży starań następnym razem.Odpowiedzi:
Różne wymiary są niezależne . To, co możesz zrobić, to obliczyć, dla każdego wymiaru j , ile różnych spacerów jest w tym wymiarze, który wykonuje kroków. Nazwijmy ten numer . Z pytania już wiesz, jak obliczyć te liczby za pomocą programowania dynamicznego.t W(j,t)
Teraz łatwo policzyć liczbę spacerów, które wykonują kroki w wymiarze . Trzeba sposoby wymiary przeplatając tak, że całkowita liczba kroków podjętych w wymiarze jest , a dla każdego z tych sposobów masz spacery. Zsumuj je, aby uzyskać Teraz pamięć jest pod kontrolą, ponieważ wystarczy zapamiętać wartości . Czas rośnie wielobiegunowo dla dużych , ale większość komputerów ma znacznie więcej czasu niż pamięć.ti i (Nt1,t2,…,tM) i ti ΠN1W(i,ti)
Możesz zrobić jeszcze lepiej. Rekursywnie podzielić wymiary na dwa podzbiory, i , i obliczyć, ile idzie tam używasz tylko wymiary w podzbioru , i tylko te, w . Nazwij te numery odpowiednio i . Otrzymujesz łączną liczbę spacerówA B A B WA(t) WB(t)
źródło
formułę dla nazwa z kodu (dla komórki wewnętrznej, która ignoruje przypadki graniczne):now(s,x1,…,xn)
Oto kilka pomysłów.
To powinno wystarczyć do utrzymania niskiego zużycia pamięci.
źródło