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category: Algorithms & Data Structures
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name: Dynamic Programming
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contributors:
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- ["Akashdeep Goel", "http://github.com/akashdeepgoel"]
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translators:
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- ["Henrik Jürges", "http://github.com/santifa"]
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lang: de-de
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# Dynamische Programmierung
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## Einführung
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Dynamische Programmierung ist eine leistungsfähige Technik, die zur Lösung
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einer bestimmten Klasse von Problemen verwendet wird.
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Die Idee ist sehr einfach, wenn Sie ein Problem mit der gegebenen Eingabe
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gelöst haben, dann speichern Sie das Ergebnis für die spätere Referenz, um zu
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vermeiden, das gleiche Problem noch einmal zu lösen.
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Denken Sie immer daran!
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"Diejenigen, die sich nicht an die Vergangenheit erinnern können,
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sind dazu verdammt, sie zu wiederholen."
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## Wege zur Lösung solcher Probleme
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1. *Top-Down*: Lösen Sie das gegebene Problem, indem Sie es aufteilen.
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Wenn Sie sehen, dass das Problem bereits gelöst ist, geben Sie einfach die
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gespeicherte Antwort zurück. Wenn es nicht gelöst wurde, lösen Sie es und
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speichern Sie die Antwort. Dieser Ansatz ist leicht zu verfolgen und sehr
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intuitiv. Er wird als Memoization bezeichnet.
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2. *Bottom-Up*: Analysieren Sie das Problem und beobachten Sie, in welcher
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Reihenfolge die Teilprobleme gelöst werden können. Beginnen Sie mit der
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Lösung vom trivialen Teilproblem bis zum gegebenen Problem. Dabei wird
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sichergestellt, dass die Teilprobleme vor der Problemlösung gelöst werden.
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Dies wird als Dynamische Programmierung bezeichnet.
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## Ein Beispiel für Dynamische Programmierung
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Das Problem mit der längsten ansteigenden Subsequenz besteht darin,
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die längste ansteigende Subsequenz einer gegebenen Sequenz zu finden.
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Gegeben die Sequenz `S= {a1, a2, a3, a3, a4,..............., an-1, an }`,
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müssen wir die größte Teilmenge finden, so daß für alle `j` und `i`, `j<i`
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in der Teilmenge `aj<ai` gilt.
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Zuerst müssen wir bei jedem Index i den Wert der längsten Subsequenzen (LSi)
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finden, wobei das letzte Element der Sequenz ai ist. Dann wäre die größte LSi
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die längste Subsequenz in der gegebenen Sequenz. Am Anfang wird der LSi mit
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eins belegt, da ai ein Element der Sequenz (Letztes Element) ist.
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Dann ist für alle `j` mit `j<i` und `aj<ai`, so dass wir den größten LSj finden
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und zum LSi hinzufügen. Der Algorithmus hat eine Laufzeit von *O(n2)*.
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Pseudocode zur Bestimmung der Länge der am längsten ansteigenden Subsequenz:
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Die Komplexität des Algorithmus könnte durch eine bessere Datenstruktur anstelle
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von Arrays reduziert werden. Das Speichern von Vorgänger-Array's und Variablen
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wie `largest_sequences_so_far` und dessen Index würde eine Menge Zeit sparen.
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Ein ähnliches Konzept könnte auch bei der Suche nach dem längsten Weg
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in gerichteten azyklischen Graphen angewandt werden.
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```python
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for i=0 to n-1
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LS[i]=1
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for j=0 to i-1
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if (a[i] > a[j] and LS[i]<LS[j])
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LS[i] = LS[j]+1
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for i=0 to n-1
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if (largest < LS[i])
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```
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### Einige bekannte DP Probleme
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- Floyd Warshall Algorithm - [Tutorial and C Program source code](http://www.thelearningpoint.net/computer-science/algorithms-all-to-all-shortest-paths-in-graphs---floyd-warshall-algorithm-with-c-program-source-code)
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|
- Integer Knapsack Problem - [Tutorial and C Program source code](http://www.thelearningpoint.net/computer-science/algorithms-dynamic-programming---the-integer-knapsack-problem)
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- Longest Common Subsequence - [Tutorial and C Program source code](http://www.thelearningpoint.net/computer-science/algorithms-dynamic-programming---longest-common-subsequence)
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## Online Ressourcen
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* [codechef](https://www.codechef.com/wiki/tutorial-dynamic-programming)
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