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javascript中的动态规划是什么_如何解决经典背包问题

狼影

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发布时间:2025-12-13 23:40:03

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动态规划是解决重叠子问题的算法策略,背包问题因其阶段性决策、子问题重叠和最优子结构而适合DP;JavaScript中可用二维或空间优化的一维数组实现。

javascript中的动态规划是什么_如何解决经典背包问题

动态规划(Dynamic Programming,简称 DP)在 JavaScript 中不是某种内置语法,而是一种解题思想和算法策略:把大问题拆成重叠的子问题,用数组(或对象)“记下来”已算过的中间结果,避免重复计算,从而提升效率。

背包问题为什么适合用动态规划?

0-1 背包问题的经典描述是:给定 n 个物品,每个有重量 w[i] 和价值 v[i],背包容量为 W,每件物品最多选一次,求能装入的最大总价值。它的关键特征是:

  • 决策具有阶段性(对每个物品,选或不选)
  • 子问题重叠(比如“前 3 个物品、容量 5”这个状态会被多次用到)
  • 最优解依赖于更小规模的最优解(无后效性)

这些正是动态规划适用的信号。

JavaScript 中实现 0-1 背包的二维 DP 解法

定义 dp[i][j] 表示考虑前 i 个物品、背包容量为 j 时能获得的最大价值。

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状态转移逻辑很直接:

  • 如果不选第 i−1 个物品(索引从 0 开始):dp[i][j] = dp[i−1][j]
  • 如果选它(前提是 j ≥ w[i−1]):dp[i][j] = dp[i−1][j − w[i−1]] + v[i−1]
  • 取两者较大值

代码示例(简洁可运行):

function knapsack(weights, values, W) {
  const n = weights.length;
  // 初始化二维数组,dp[i][j] 表示前 i 个物品、容量 j 的最大价值
  const dp = Array(n + 1).fill().map(() => Array(W + 1).fill(0));

for (let i = 1; i <= n; i++) { for (let j = 0; j <= W; j++) { dp[i][j] = dp[i - 1][j]; // 默认不选 if (j >= weights[i - 1]) { dp[i][j] = Math.max( dp[i][j], dp[i - 1][j - weights[i - 1]] + values[i - 1] ); } } }

return dp[n][W]; }

// 示例调用 console.log(knapsack([2, 1, 3], [2, 8, 4], 4)); // 输出:10(选第 2 和第 3 个物品)

空间优化:一维数组就够了

观察发现,每次只依赖上一行,所以可用一维数组 dp[j] 滚动更新。但注意:内层循环要从右往左遍历容量,否则会重复使用刚更新的值(导致变成完全背包)。

function knapsackOptimized(weights, values, W) {
  const dp = Array(W + 1).fill(0);

for (let i = 0; i < weights.length; i++) { // 从大到小遍历,防止覆盖未使用的旧状态 for (let j = W; j >= weights[i]; j--) { dp[j] = Math.max(dp[j], dp[j - weights[i]] + values[i]); } }

return dp[W]; }

基本上就这些。动态规划的核心不在语法,而在建模——想清楚“状态是什么”“怎么转移”“边界在哪”。背包问题练熟了,再碰最长公共子序列、爬楼梯、编辑距离,思路就顺多了。

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