最長公共子串行(LCS)問題

2021-05-26 10:42:32 字數 1517 閱讀 7885

問題描述:見演算法導論p208-p209

前提概念

給定乙個序列x = (x1, x2, ..., xm),對i = 0, 1, ..., m,記x的第i個字首為xi = (x1, x2, ..., xi),故xm = x,而x0是個空序列

乙個給定序列的子串行就是該序列去掉0個或多個元素(不一定連續),如bcdb是abcbdab的乙個子串行

基於以上定義,最長公共子串行(lcs)有如下性質:

設x = (x1, x2, ..., xm)和y = (y1, y2, ..., yn)為兩個序列,並設z = (z1, z2, ..., zk)為x和y的乙個lcs

以上性質說明

兩個序列的lcs也包含了兩個序列字首的乙個lcs,即lcs問題具有最優子結構

遞迴表示式

記c[i, j]為xi和yj的lcs的長度,則由上面給出的lcs的性質得如下遞迴表示式

自底向上的求解

由分析知,矩陣c中的任意元素c[i, j]的值只取決於其左方、上方以及左上方元素的值。因此,應對矩陣c按從上至下,從左至右的方向進行逐行遍歷求值。原問題最優解的值為c[m, n]

構造最優解

使用矩陣b記錄最優解的構造,其任意元素b[i, j]的值為列舉型,只取以下三個值

構造過程是這樣的:首先從b[m, n]處開始,沿著箭頭在**中追蹤下去,當在b[i, j]遇到left_up,即意味著xi = yi是乙個lcs元素,列印輸出並繼續跟蹤;若遇到left或up,則繼續按箭頭方向跟蹤,示意圖如下

構造過程應是遞迴的

**

#define left 1

#define up 2

#define left_up 3

void dp(char * x, char * y, int len1, int len2)

for(int i = 0; i < len1+1; i++)

else if(x[i-1] == y[j-1])和的lcs長度

c[i][j] = c[i-1][j-1]+1;

b[i][j] = left_up;

}else

else

}} }

printf("lcs(%d): ", c[len1][len2]);

print_lcs(x, y, len1, len2, b);

printf("\n");

}void print_lcs(char * x, char * y, int i, int j, int ** b)

else if(b[i][j] == up)

print_lcs(x, y, i-1, j, b);

else

print_lcs(x, y, i, j-1, b);

}}

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