最长公共子序列


  

最长公共子序列

  这可是板子题;

  题目;

  

 

     我当初面对这题的时候满脸的问号,不是最长,还是公共的么,怎么会是3,怎么该也是2啊,有和我一样疑问的小伙伴在评论区扣2,

   既然我说了这是板子题,那么这最长公共子序列都是这样的定义,

   首先;

       

    这个是一样的吧,盘它,箭头继续指向下一个

        

    到这字母就不一样, 继续下一个,一直到

        

    就是这样,继续的寻找,注意我的继续下一个可不一定是连续的,注意啊,注意,这个继续可是有选和不选的意味呢,说到这里,有聪明的朋友又知道了,是不是。。。。

   没错,这里我们可以使用dp,什么是最长公共子序列呢,就是顺序的公共字母,可以存在空格和间隙,但是一定要是有序的。(蒟蒻见解,若有出入,诚邀指正) 

   这里我用了一位大佬的文章,他写的实在太好了,转载于https://www.cnblogs.com/wkfvawl/p/9362287.html

 

 

  一,问题描述

      给定两个字符串,求解这两个字符串的最长公共子序列(Longest Common Sequence)。比如字符串1:BDCABA;字符串2:ABCBDAB

   则这两个字符串的最长公共子序列长度为4,最长公共子序列是:BCBA

  二,算法求解

      这是一个动态规划的题目。对于可用动态规划求解的问题,一般有两个特征:①最优子结构;②重叠子问题

  ①最优子结构

   设 X=(x1,x2,.....xn) 和 Y={y1,y2,.....ym} 是两个序列,将 X 和 Y 的最长公共子序列记为LCS(X,Y)

   找出LCS(X,Y)就是一个最优化问题。因为,我们需要找到X 和 Y中最长的那个公共子序列。而要找X 和 Y的LCS,首先考虑X的最后一个元素和Y的最后一个元素。

      1)如果 xn=ym,即X的最后一个元素与Y的最后一个元素相同,这说明该元素一定位于公共子序列中。因此,现在只需要找:LCS(Xn-1,Ym-1)

   LCS(Xn-1,Ym-1)就是原问题的一个子问题。为什么叫子问题?因为它的规模比原问题小。(小一个元素也是小嘛....)

   为什么是最优的子问题?因为我们要找的是Xn-1 和 Ym-1 的最长公共子序列啊。。。最长的!!!换句话说,就是最优的那个。(这里的最优就是最长的意思)

      2)如果xn != ym,这下要麻烦一点,因为它产生了两个子问题:LCS(Xn-1,Ym) 和 LCS(Xn,Ym-1)

   因为序列X 和 序列Y 的最后一个元素不相等嘛,那说明最后一个元素不可能是最长公共子序列中的元素嘛。(都不相等了,怎么公共嘛)。

   LCS(Xn-1,Ym)表示:最长公共序列可以在(x1,x2,....x(n-1)) 和 (y1,y2,...yn)中找。

   LCS(Xn,Ym-1)表示:最长公共序列可以在(x1,x2,....xn) 和 (y1,y2,...y(n-1))中找。

   求解上面两个子问题,得到的公共子序列谁最长,那谁就是 LCS(X,Y)。用数学表示就是:

   LCS=max{LCS(Xn-1,Ym),LCS(Xn,Ym-1)}

   由于条件 1)  和  2)  考虑到了所有可能的情况。因此,我们成功地把原问题 转化 成了 三个规模更小的子问题。

 

  ②重叠子问题

   重叠子问题是啥?就是说原问题 转化 成子问题后,  子问题中有相同的问题。咦?我怎么没有发现上面的三个子问题中有相同的啊????

   OK,来看看,原问题是:LCS(X,Y)。子问题有 ❶LCS(Xn-1,Ym-1)    ❷LCS(Xn-1,Ym)    ❸LCS(Xn,Ym-1)

   初一看,这三个子问题是不重叠的。可本质上它们是重叠的,因为它们只重叠了一大部分。举例:

   第二个子问题:LCS(Xn-1,Ym) 就包含了:问题❶LCS(Xn-1,Ym-1),为什么?

   因为,当Xn-1 和 Ym 的最后一个元素不相同时,我们又需要将LCS(Xn-1,Ym)进行分解:分解成:LCS(Xn-1,Ym-1) 和 LCS(Xn-2,Ym)

   也就是说:在子问题的继续分解中,有些问题是重叠的。

 

   由于像LCS这样的问题,它具有重叠子问题的性质,因此:用递归来求解就太不划算了。因为采用递归,它重复地求解了子问题啊。而且注意哦,所有子问题加起来的个数 可是指数级的哦。。。。

   这篇文章中就演示了一个递归求解重叠子问题的示例。

   那么问题来了,你说用递归求解,有指数级个子问题,故时间复杂度是指数级。这指数级个子问题,难道用了动态规划,就变成多项式时间了??

   呵呵哒。。。。

   关键是采用动态规划时,并不需要去一 一 计算那些重叠了的子问题。或者说:用了动态规划之后,有些子问题 是通过 “查表“ 直接得到的,而不是重新又计算一遍得到的。废话少说:举个例子吧!比如求Fib数列。关于Fib数列,可参考:

                

    求fib(5),分解成了两个子问题:fib(4) 和 fib(3),求解fib(4) 和 fib(3)时,又分解了一系列的小问题....

    从图中可以看出:根的左右子树:fib(4) 和 fib(3)下,是有很多重叠的!!!比如,对于 fib(2),它就一共出现了三次。如果用递归来求解,fib(2)就会被计算三次,而用DP(Dynamic Programming)动态规划,则fib(2)只会计算一次,其他两次则是通过”查表“直接求得。而且,更关键的是:查找求得该问题的解之后,就不需要再继续去分解该问题了。而对于递归,是不断地将问题分解,直到分解为 基准问题(fib(1) 或者 fib(0))

 

    说了这么多,还是要写下最长公共子序列的递归式才完整。借用网友的一张图吧:)

   

      

     c[i,j]表示:(x1,x2....xi) 和 (y1,y2...yj) 的最长公共子序列的长度。(是长度哦,就是一个整数嘛)。公式的具体解释可参考《算法导论》动态规划章节

 

     这张DP表很是重要,从中我们可以窥见最长公共子序列的来源,同时可以根据这张表打印出最长公共子序列的构成路径      

      

 

  这里是我丑陋又可AC的代码(若码风不好,见谅);

   

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N=1000+10;
int x[N],y[N],dp[N][N];

int main()
{
	string a,b;
	cin>>a>>b;
	int lena=a.length(),lenb=b.length();
	
	for(int i=1;i<=lena;i++)
	{
		for(int j=1;j<=lenb;j++)
		{
			if(a[i-1]==b[j-1])
				dp[i][j]=dp[i-1][j-1]+1;
			else
			{
				dp[i][j]=max(dp[i][j-1],dp[i-1][j]);
			}
		}
	}
	
	cout<<dp[lena][lenb]<<endl;
	
	return 0;
}

    好啦,结束啦.............................✿✿ヽ(°▽°)ノ✿   ✿✿ヽ(°▽°)ノ✿  

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