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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