《藍橋杯》動態規劃解最長公共子串行

2021-07-29 19:01:39 字數 2329 閱讀 1284

最長公共子串行 lcs

經常會遇到複雜問題不能簡單地分解成幾個子問題,而會分解出一系列的子問題。簡單地採用把大問題分解成子問題,並綜合子問題的解匯出大問題的解的方法,問題求解耗時會按問題規模呈冪級數增加。

為了節約重複求相同子問題的時間,引入乙個陣列,不管它們是否對最終解有用,把所有子問題的解存於該陣列中,這就是動態規劃法所採用的基本方法。

【問題】 求兩字串行的最長公共字元子串行

問題描述:字串行的子串行是指從給定字串行中隨意地(不一定連續)去掉若干個字元(可能乙個也不去掉)後所形成的字串行。令給定的字串行x=「x0,x1,…,xm-1」,序列y=「y0,y1,…,yk-1」是x的子串行,存在x的乙個嚴格遞增下標序列,使得對所有的j=0,1,…,k-1,有xij=yj。例如,x=「abcbdab」,y=「bcdb」是x的乙個子串行。

思路:考慮最長公共子串行問題如何分解成子問題,設a=

「a0,a1

,…,am-1」,b=

「b0,b1

,…,bm-1」,並z=

「z0,z1

,…,zk-1」為它們的最長公共子串行。不難證明有以下性質: (1

) 如果am-1=bn-1

,則zk-1=am-1=bn-1

,且「z0

,z1,…,zk-2」是「a0

,a1,…,am-2」和「b0

,b1,…,bn-2」的乙個最長公共子串行; (2

) 如果am-1!=bn-1

,則若zk-1!=am-1

,蘊涵「z0

,z1,…,zk-1」是「a0

,a1,…,am-2」和「b0

,b1,…,bn-1」的乙個最長公共子串行; (3

) 如果am-1!=bn-1

,則若zk-1!=bn-1

,蘊涵「z0

,z1,…,zk-1」是「a0

,a1,…,am-1」和「b0

,b1,…,bn-2」的乙個最長公共子串行。

這樣,在找a

和b的公共子串行時,如有am-1=bn-1

,則進一步解決乙個子問題,找「a0

,a1,…,am-2」和「b0

,b1,…,bm-2」的乙個最長公共子串行;如果am-1!=bn-1

,則要解決兩個子問題,找出「a0

,a1,…,am-2」和「b0

,b1,…,bn-1」的乙個最長公共子串行和找出「a0

,a1,…,am-1」和「b0

,b1,…,bn-2」的乙個最長公共子串行,再取兩者中較長者作為a

和b的最長公共子串行。

求解:引進乙個二維陣列c,用c[i][j]記錄x[i]與y[j] 的lcs 的長度,b[i][j]記錄c[i][j]是通過哪乙個子問題的值求得的,以決定搜尋的方向。

我們是自底向上進行遞推計算,那麼在計算c[i,j]之前,c[i-1][j-1],c[i-1][j]與c[i][j-1]均已計算出來。此時我們根據x[i] = y[j]還是x[i] != y[j],就可以計算出c[i][j]。

問題的遞迴式寫成:

回溯輸出最長公共子串行過程:

演算法分析:

由於每次呼叫至少向上或向左(或向上向左同時)移動一步,故最多呼叫(m + n)次就會遇到i = 0或j = 0的情況,此時開始返回。返回時與遞迴呼叫時方向相反,步數相同,故演算法時間複雜度為θ(m + n)。

具體**如下:

#include #include using namespace std;

#define maxn 100

int b[maxn][maxn]; //記錄路徑

//標記函式:b[i][j], 其值為0、1、-1

//分別表示c[i,j]取得最大值時的三種情況

int c[maxn][maxn]; //儲存已走步數

void lcslength(string x, string y)

else if (c[i-1][j] >= c[i][j-1])

else

}}void printlcs(string x, int b[maxn], int i, int j)

else if (b[i][j] == 1)

printlcs(x, b, i - 1,j);

else

printlcs(x, b, i , j - 1);

}int main()

動態規劃解最長公共子串行問題

動態規劃法 經常會遇到複雜問題不能簡單地分解成幾個子問題,而會分解出一系列的子問題。簡單地採用把大問題分解成子問題,並綜合子問題的解匯出大問題的解的方法,問題求解耗時會按問題規模呈冪級數增加。為了節約重複求相同子問題的時間,引入乙個陣列,不管它們是否對最終解有用,把所有子問題的解存於該陣列中,這就是...

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動態規劃法 經常會遇到複雜問題不能簡單地分解成幾個子問題,而會分解出一系列的子問題。簡單地採用把大問題分解成子問題,並綜合子問題的解匯出大問題的解的方法,問題求解耗時會按問題規模呈冪級數增加。為了節約重複求相同子問題的時間,引入乙個陣列,不管它們是否對最終解有用,把所有子問題的解存於該陣列中,這就是...

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