动态规划简介
动态规划是一种优化技术，通常用于解决最优化问题，例如寻找最小成本或最大效益的决策序列。通过将复杂问题分解成一系列子问题，并应用最优子结构来达到全局最优解。MATLAB在此过程中的强大数值计算能力，极大简化了动态规划的实现。
动态规划在MATLAB中的应用场景
动态规划广泛应用于资源分配、路径规划、库存控制等数学建模场景。MATLAB可以通过定义状态、决策、状态转移方程（价值函数）和边界条件等步骤，来实现动态规划的高效计算。例如，经典的背包问题可以用MATLAB编程求解：定义一个二维数组（价值矩阵），填充每个元素以表示放入物品的最优价值。
动态规划的实现步骤
- 定义状态：用数组或矩阵表示状态空间。
- 决策定义：明确在每个状态的可行操作。
- 状态转移方程：即价值函数，用于计算状态转移的结果。
- 边界条件：设置初始或最终状态的条件。
MATLAB实现示例：背包问题
在背包问题中，物品具有不同的重量和价值。目标是在不超过背包容量的前提下，最大化总价值。MATLAB的for和while循环适合动态规划迭代求解，逐步填充价值函数。可选择逆向计算来减少不必要的步骤。
动态规划结合其他算法的应用
动态规划还可与贪心策略和分治法等算法结合使用。例如，旅行商问题中结合贪心策略，通过局部最优解的回溯调整，找到全局最优路径。
MATLAB工具与可视化分析
MATLAB的脚本和函数功能大大简化了调试与优化。通过状态图或价值函数变化曲线等可视化手段，可以帮助理解算法过程与结果的合理性。此外，在求解带约束的最优化问题时，可用fmincon结合动态规划，广泛应用于工程、经济和生物科学领域。
总结
本章详细讲解了如何在MATLAB中实现动态规划，从基本概念、算法设计、代码编写到实际案例分析，帮助读者掌握动态规划在MATLAB环境中的实践技巧，提升解决复杂数学建模问题的能力。