递归像“查字典”,查一个词,发现要先查另一个词,另一个词又要查第三个词,直到查到最简单的词(Base Case)才停止。
DP 像“考前抱佛脚背书”,把查过的词条直接抄在 A4 纸上(DP数组),考试时直接看纸,不用翻书。
模块一:斐波那契数列(递归 vs 记忆化 vs 递推)
1. 思路讲解(Why C++?)
在 C++ 中,递归深度过深(如n > 10000)会导致栈溢出(Stack Overflow)。而且 C++ 没有 Python 那样的字典(dict)天然支持,我们需要手动开数组。
2. 代码详解
版本 A:纯递归(反面教材,仅用于理解)
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#include <iostream> using namespace std; int fib(int n) { if (n <= 1) return n; return fib(n - 1) + fib(n - 2); } int main() { cout << fib(5) << endl; // 5 return 0; }思路:最直观的数学定义。
缺点:时间复杂度 O(2n),存在大量重复计算。
版本 B:记忆化搜索(自顶向下)
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#include <iostream> #include <vector> using namespace std; int fibHelper(int n, vector<int>& memo) { // 1. 查表:如果算过,直接返回 if (memo[n] != -1) { return memo[n]; } // 2. 计算:没算过,则计算并存入表中 memo[n] = fibHelper(n - 1, memo) + fibHelper(n - 2, memo); return memo[n]; } int fib(int n) { if (n <= 1) return n; // 初始化备忘录,-1表示未计算 vector<int> memo(n + 1, -1); memo[0] = 0; memo[1] = 1; return fibHelper(n, memo); }思路:
定义一个
memo数组(C++ Vector),初始化为-1。进入函数先判断
memo[n]是否不为-1,如果是,直接返回(剪枝)。否则计算,并把结果存进
memo[n]。
注意:这里使用了引用传参
vector<int>& memo,避免数组拷贝的巨大开销。
版本 C:动态规划(自底向上,推荐)
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int fib(int n) { if (n <= 1) return n; vector<int> dp(n + 1); // dp[i] 表示第 i 个斐波那契数 dp[0] = 0; // Base Case dp[1] = 1; // Base Case for (int i = 2; i <= n; i++) { dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2]; // 状态转移方程 } return dp[n]; }思路:从最小的子问题开始,一步步构建大问题的解。像织毛衣一样,一行一行织上去。
模块二:爬楼梯(理解 DP 数组定义)
1. 思路讲解
这是 DP 定义的经典题。关键在于定义dp[i]的含义:爬到第 i 阶楼梯的方法总数。
由于每次只能爬 1 或 2 阶,所以第 i 阶只能由第 i-1 阶(走 1 步)或第 i-2 阶(走 2 步)到达。
因此:dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2]。
2. 代码详解
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#include <vector> using namespace std; class Solution { public: int climbStairs(int n) { if (n <= 2) return n; vector<int> dp(n + 1); // 多开一位,防止 n=1 时越界 dp[1] = 1; // 1阶:1种 dp[2] = 2; // 2阶:2种 (1+1 或 2) for (int i = 3; i <= n; i++) { dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2]; } return dp[n]; } };C++ 坑点:如果
vector<int> dp(n),下标范围是[0, n-1]。如果访问dp[n]会越界。所以通常开n+1方便理解。
模块三:最小路径和(二维 DP 入门)
1. 思路讲解
想象一个棋盘,dp[i][j]代表从左上角(0,0)走到当前格子(i,j)的最小路径和。
要到达(i,j),只能从上方(i-1,j)或左方(i,j-1)过来。
所以:dp[i][j] = grid[i][j] + min(dp[i-1][j], dp[i][j-1])。
特例:第一行只能从左来,第一列只能从上来。
2. 代码详解
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#include <vector> #include <algorithm> using namespace std; class Solution { public: int minPathSum(vector<vector<int>>& grid) { int m = grid.size(); int n = grid[0].size(); vector<vector<int>> dp(m, vector<int>(n, 0)); // 1. 初始化起点 dp[0][0] = grid[0][0]; // 2. 初始化第一列(只能从上往下) for (int i = 1; i < m; i++) { dp[i][0] = dp[i - 1][0] + grid[i][0]; } // 3. 初始化第一行(只能从左往右) for (int j = 1; j < n; j++) { dp[0][j] = dp[0][j - 1] + grid[0][j]; } // 4. 填充剩余格子 for (int i = 1; i < m; i++) { for (int j = 1; j < n; j++) { // 核心:取上方和左方的最小值,加上当前格子的代价 dp[i][j] = grid[i][j] + min(dp[i - 1][j], dp[i][j - 1]); } } return dp[m - 1][n - 1]; } };思路拆解:
vector<vector<int>> dp(m, vector<int>(n, 0));这是 C++ 创建二维数组的标准方式。初始化边界是新手最容易漏掉的地方,漏了就会逻辑错误。