【动态规划】最长公共子序列

最长公共子序列问题

若给定序列X={x1,x2,…,xm},则另一序列Z={z1,z2,…,zk},是X的子序列是指存在一个严格递增下标序列{i1,i2,…,ik}使得对于所有j=1,2,…,k有:zj=xij。例如,序列Z={B,C,D,B}是序列X={A,B,C,B,D,A,B}的子序列,相应的递增下标序列为{2,3,5,7}。

给定2个序列X和Y,当另一序列Z既是X的子序列又是Y的子序列时,称Z是序列X和Y的公共子序列。

给定2个序列X={x1,x2,…,xm}和Y={y1,y2,…,yn},找出X和Y的最长公共子序列。

蛮力法求解最长公共子序列:

需要遍历出所有的可能,时间复杂度是O(n³),太慢了

动态规划求解最长公共子序列:

分析规律:
设X=<x1,x2,x3,x4...,xm>,Y=<y1,y2,y3,y4...,yn>为两个序列,Z=<z1,z2,z3,z4...,zk>是他们的任意公共子序列

经过分析,我们可以知道:

1、如果xm = yn,则zk = xm = yn 且 Zk-1是Xm-1和Yn-1的一个LCS

2、如果xm != yn 且 zk != xm,则Z是Xm-1和Y的一个LCS

3、如果xm != yn 且 zk != yn,则Z是X和Yn-1的一个LCS

所以如果用一个二维数组c表示字符串X和Y中对应的前i,前j个字符的LCS的长度话,可以得到以下递归公式:

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因此,我们动态规划就可以以自底向上的方式进行求解

只需要从c[0][0]开始填表,填到c[m-1][n-1],所得到的c[m-1][n-1]就是LCS的长度

 int LCSLength(int m,int n,char *x,char *y,int **c,int **b) //c数组用来记录子序列长度,b数组记录具体的子序列,构造序列时                              可以用到!
  {
  
      for(int i=0;i<=m;i++){// //初始化第0行
  
          c[i][0]=0;
      }
      for(int j=0;j<=n;j++){// //初始化第0列
          c[0][j]=0;
     }
     for(int i=1;i<=m;i++) //填表
         for(int j=1;j<=n;j++){
             if(x[j]==y[i]){  
                 c[i][j]=c[i-1][j-1]+1;
                 b[i][j]=1;  //1:表示X[i]和y[j]的最长公共子序列是由x[i-1]和y[j-1]的最长公共子序列后面加上x[i]所得到的
             }else if(c[i-1][j]>=c[i][j-1]){
                c[i][j]=c[i-1][j];
                b[i][j]=2;//2:表示X[i]和y[j]的最长公共子序列与x[i-1]和y[j]的最长公共子序相同
              else{
                 c[i][j]=c[i][j-1];
                 b[i][j]=3;//3:表示X[i]和y[j]的最长公共子序列与x[i]和y[j-1]的最长公共子序相同
                }
             }
     }

但是,我们怎么得到LCS本身而非LCS的长度呢?

上面的b数组就派上了用场!b[i][j]记录的是c[i][j]的值是由哪个子问题的解得到的,因此,从b[m][n]反向遍历数组即可得到具体的最长公共子序列!

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转载自blog.csdn.net/ln1593570p/article/details/104714231