[코딩테스트 대비] 동적 계획법 (DP) 정리

동적 계획법(Dynamic Programming) 정리

큰 문제를 작은 문제로 나눠서 푸는 알고리즘인데, 코딩테스트에서 자주 출제되는 알고리즘 기법입니다.

DP 속성

1. Overlapping Subproblem (부분 문제가 겹친다.)
2. Optimal Substructure (최적 부분 구조)

Overlapping Subproblem

대표적인 예로 피보나치 수를 들 수 있다.
Fn = Fn-1 + Fn-2

여기서 Fn을 큰 문제로 생각하고, 우측 항에 있는 Fn-1, Fn-2를 작은 문제로 나눈다고 생각하면 된다.

Optimal Substructure

문제의 정답을 작은 문제의 정답을 합하는 것으로 구할 수 있다.
위의 예에서 작은 문제로 쪼갠 우측항의 Fn-1 + Fn-2로 큰 문제인 Fn의 값을 구할 수 있다.

그렇다면 어떻게 해야하는 가?

DP는 Optimal Substructure를 만족하기 때문에 작은 문제로 큰 문제의 정답을 구할 수 있다.
이때, 작은 문제의 정답을 메모해둔다. (코드에서는 배열로써 구현함)

int memo[100];
public int fibonacci(int n) {
    if (n <= 1)
        return n;
    else if (n == 2)
        return 1;
    else {
        if (memo[n] > 0)
            return memo[n];
        memo[n] = fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2);
        return memo[n];
    }
}

• 2747번 피보나치 수
• 2748번 피보나치 수 2
• 2749번 피보나치 수 3
• 10826번 피보나치 수 4

그런데 DP를 풀 때 어떤 방식으로 접근해야하는 가?

1. Top-Down
2. Bottom-Up

Top-Down

1. 큰 문제를 작은 문제로 나눈다.
   F(n-1), F(n-2)로 나눈다.

2. 작은 문제를 푼다.
   F(n-1) + F(n-2)

재귀호출을 하는 방식으로 푼다.

Bottom-Up

1. 문제를 크기가 작은 문제부터 차례대로 쓴다.
2. 문제의 크기를 조금씩 크게 만들면서 문제를 푼다.
3. 작은 문제를 풀면서 큰 문제의 답을 구한다.

int d[100];
public int fibonacci(int n) {
    d[0] = 0;
    d[1] = 1;
    for (int i = 2; i <= n; i++) {
        d[i] = d[i - 1] + d[i - 2];
    }
    return d[n];
}

• 1463번 1로 만들기

참고자료

• 11726번 2xn 타일링
• 11727번 2xn 타일링2
• 9095번 1,2,3 더하기
• 15988번 1,2,3 더하기3
• 11052번 카드 구매하기
• 16194번 카드 구매하기2
• 10844번 쉬운 계단 수
• 11057번 오르막 수
• 2193번 이친수
• 2156번 포도주 시식

마지막 오는 숫자를 케이스로 나눠서 푸는 문제

• 11053번 가장 긴 증가하는 부분 수열
• 14002번 가장 긴 증가하는 부분 수열4
• 11722번 가장 긴 감소하는 부분 수열
• 11054번 가장 긴 바이토닉 부분 수열
• 1912번 연속합
• 1699번 제곱수의 합
• 2293번 동전 1
• 2294번 동전 2

동전 2는 DP와 BFS로 풀 수 있는 문제이다. 두 가지 방법으로 풀어보는 것을 추천한다.