用python實現最長公共子序列算法(找到所有最長公共子串)

軟件安全的一個小實驗，正好復習一下LCS的寫法。

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實現LCS的算法和算法導論上的方式基本一致，都是先建好兩個表，一個存儲在(i,j)處當前最長公共子序列長度，另一個存儲在(i,j)處的回溯方向。

相對於算法導論的版本，增加了一個多分支回溯，即存儲回溯方向時出現了向上向左都可以的情況時，這時候就代表可能有多個最長公共子序列。當回溯到這里時，讓程序帶着存儲已經回溯的字符串的棧進行遞歸求解，當走到左上角的時候輸出出來

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# coding=utf-8

class LCS():
    def input(self, x, y):
    #讀入待匹配的兩個字符串
        if type(x) != str or type(y) != str:
            print 'input error'
            return None
        self.x = x
        self.y = y

    def Compute_LCS(self):
        xlength = len(self.x)
        ylength = len(self.y)
        self.direction_list = [None] * xlength #這個二維列表存着回溯方向
        for i in xrange(xlength):
            self.direction_list[i] = [None] * ylength
        self.lcslength_list = [None] * (xlength + 1)      
        #這個二維列表存着當前最長公共子序列長度
        for j in xrange(xlength + 1):
            self.lcslength_list[j] = [None] * (ylength + 1)

        for i in xrange(0, xlength + 1):
            self.lcslength_list[i][0] = 0
        for j in xrange(0, ylength + 1):
            self.lcslength_list[0][j] = 0
        #下面是進行回溯方向和長度表的賦值
        for i in xrange(1, xlength + 1):
            for j in xrange(1, ylength + 1):
                if self.x[i - 1] == self.y[j - 1]:
                    self.lcslength_list[i][j] = self.lcslength_list[i - 1][j - 1] + 1
                    self.direction_list[i - 1][j - 1] = 0  # 左上
                elif self.lcslength_list[i - 1][j] > self.lcslength_list[i][j - 1]:
                    self.lcslength_list[i][j] = self.lcslength_list[i - 1][j]
                    self.direction_list[i - 1][j - 1] = 1  # 上
                elif self.lcslength_list[i - 1][j] < self.lcslength_list[i][j - 1]:
                    self.lcslength_list[i][j] = self.lcslength_list[i][j - 1]
                    self.direction_list[i - 1][j - 1] = -1  # 左
                else:
                    self.lcslength_list[i][j] = self.lcslength_list[i - 1][j]
                    self.direction_list[i - 1][j - 1] = 2  # 左或上
        self.lcslength = self.lcslength_list[-1][-1]
        return self.direction_list, self.lcslength_list

    def printLCS(self, curlen, i, j, s):
        if i == 0 or j == 0:
            return None

        if self.direction_list[i - 1][j - 1] == 0:
            if curlen == self.lcslength:
                s += self.x[i - 1]
                for i in range(len(s)-1,-1,-1):
                    print s[i],
                print '\n'
            elif curlen < self.lcslength:
                s += self.x[i-1]
                self.printLCS(curlen + 1, i - 1, j - 1, s)
        elif self.direction_list[i - 1][j - 1] == 1:
            self.printLCS(curlen,i - 1, j,s)
        elif self.direction_list[i - 1][j - 1] == -1:
            self.printLCS(curlen,i, j - 1,s)
        else:
            self.printLCS(curlen,i - 1, j,s)
            self.printLCS(curlen,i, j - 1,s)


    def returnLCS(self):
        #回溯的入口
        self.printLCS(1,len(self.x), len(self.y),'')


if __name__ == '__main__':
    p = LCS()
    p.input('abcbdab', 'bdcaba')
    p.Compute_LCS()
    p.returnLCS()

在對'abcbdab'和'bdcaba'兩個串用LCS后，得到下面結果：