【线型DP模板】最上上升子序列(LIS),最长公共子序列(LCS),最长公共上升子序列(LCIS)

BEGIN


LIS:

一个数的序列bi,当b1 < b2 < … < bS的时候,我们称这个序列是上升的。对于给定的一个序列(a1, a2, …, aN),我们可以得到一些上升的子序列(ai1, ai2, …, aiK),这里1 <= i1 < i2 < … < iK <= N。比如,对于序列(1, 7, 3, 5, 9, 4, 8),有它的一些上升子序列,如(1, 7), (3, 4, 8)等等。这些子序列中最长的长度是4,比如子序列(1, 3, 5, 8).

输入样例 7

     2 5 3 4 1 7 6

输出样例 4

1.上升序列: //???这里怎么格式这么丑,还调不了

这道题中就是在当前序列删去几个数,使剩下的几个数构成一个从小到大的序列,例如:2 3 4 6和2 4 7都是上升序列.

2.具体思路:

设定一个一维数组f[i],表示从1到i的最大上升子序列长度,所以f数组中的每一个数都应该初始化为1,因为一个数本身的长度就是1,我们可以让原数组a中的每一个数依次与它前面的所有数进行比较,如果当前的a[i]>a[j]且当前的f[i]大于f[j],那么我们的f[i]就可以从f[j]转移过来,新得到的f[i]就是f[j]的大小加上1,于是我们就得到了我们动归中的第一个转移方程:f[i]=max(f[j]+1)(i>j&&a[i]>a[j]),时间效率:O(n*n)

3.主代码:

1     for(int i=1;i<=n;i++){
2         for(int j=1;j<i;j++){//j严格小于i,否则可能会WA
3             if(a[i]>a[j]&&f[i]<f[j]+1){//一般比较时要写的是f[i]<f[j]+1而不是f[i]<=f[j]
4                 f[i]=f[j]+1;
5                 dp[i]=j;//记录路径的,下面会说路径输出
6                 ans=max(ans,f[i]);
7             }
8         }
9     }

4.优化://正常人用二分优化,不正常的人用树形优化,用树形优化的估计也用指针建树

对于一个上升子序列,其结尾元素越小肯定以后能插入的元素越多,子序列的长度也就越大,这里我们抛弃数组f,新建一个数组low,low[i]表示长度为i的LIS结尾元素的最小值。对于一个新的数,如果这个数比当前序列末尾元素要大,那肯定是要插在队尾,如果不大于的话,就需要找到low数组中第一个大于这个数的位置并替换掉,如此一来就能够插入尽量多的元素,而时间效率为O(n*logn),如图:

代码如下:

1     low1[1]=a[1];//长度为1的序列最后一个元素一开始肯定是原序列的第一个数
2     for(int i=2;i<=n;i++){
3     if(low1[ans1]<a[i])low1[++ans1]=a[i];
4     else low1[lower_bound(low1+1,ans1+1+low1,a[i])-low1]=a[i];
5     }//low_bound函数可以帮助我们快速找到第一个大于某数的位置
6       //而upper_bound可以帮助我们快速找到第一个大于等于某数的位置
7       //原理都是二分,用法如代码中的那样

5.路径记录:懒得写了,等以后有时间再写

6.友情例题链接:友好城市:https://www.cnblogs.com/614685877--aakennes/p/12659005.html

        导弹拦截:没写

        打地鼠:没写


LCS:

子序列:一个序列A = a1,a2,……an,中任意删除若干项,剩余的序列叫做A的一个子序列。也可以认为是从序列A按原顺序保留任意若干项得到的序列。

公共子序列:顾名思义,如果序列C既是序列A的子序列,同时也是序列B的子序列,则称它为序列A和序列B的公共子序列。空序列是任何两个序列的公共子序列。

最长公共子序列:A和B的公共子序列中长度最长的(包含元素最多的)叫做A和B的公共子序列。

输入样例:8 6

     1 3 5 4 2 6 8 7

     1 4 8 6 7 5

输出样例:4

hint:最长公共子序列有两个分别是: 1 4 8 7 ,1 4 6 7

1.如果暴力枚举,把两个序列中的数都扫一遍,序列一有2n个子序列,序列二有2m个子序列,时间效率为O(2^(m+n)).

2.定义二维数组f,f[i][j]变数为序列1前i个数,序列2中前j个数的LCS,如图所示f[i][j]如果a[i]!=a[j],那么f[i][j]会从它上一个或左一个中的最大值直接转移,如果a[i]==a[j]那么它会从左上角转移过来,值为f[i-1][j-1]+1(应该没人会问为什么不是从上或从下转移的吧,实在不懂就看图)


时间:4.9夜里11点,溜了溜了


时间:4.11早上19丶 

在多科积累本的压榨下,终于抽出时间来更新了(其实有没写完的,明天再说)


3.状态转移方程:f[i][j]=max(f[i-1][j],f[i][j-1])(a[i]!=a[j]) f[i][j]=f[i-1][j-1]+1(a[i]==a[j])

4.代码:

未优化:

 1 #include<cstdio>
 2 #include<cstring>
 3 #include<iostream>
 4 #include<algorithm>
 5 #include<cmath>
 6 #include<stack>
 7 using namespace std;
 8 const int maxn=1e3+5,INF=0x3f3f3f3f;
 9 int n,len1,len2,f[maxn][maxn],a1[maxn],a2[maxn];
10 int main(){
11     freopen("a.in","r",stdin);
12     cin>>len1>>len2;
13     for(int i=1;i<=len1;i++)cin>>a1[i];
14     for(int i=1;i<=len2;i++)cin>>a2[i];
15     int ans=0;
16     for(int i=1;i<=len1;i++){
17         for(int j=1;j<=len2;j++){
18             if(a1[i]==a2[j])f[i][j]=f[i-1][j-1]+1;
19             else if(a1[i]!=a2[j])f[i][j]=max(f[i-1][j],f[i][j-1]);
20             ans=max(ans,f[i][j]);
21         }
22     }
23     cout<<ans;
24     return 0;
25 }

滚动数组优化版本:

 1 #include<cstdio>
 2 #include<cstring>
 3 #include<iostream>
 4 #include<algorithm>
 5 #include<cmath>
 6 #include<stack>
 7 using namespace std;
 8 const int maxn=1e3+5,INF=0x3f3f3f3f;
 9 int n,len1,len2,f[maxn][maxn],a1[maxn],a2[maxn];
10 int main(){
11     freopen("a.in","r",stdin);
12     cin>>len1>>len2;
13     for(int i=1;i<=len1;i++)cin>>a1[i];
14     for(int i=1;i<=len2;i++)cin>>a2[i];
15     int ans=0,k=0;
16     for(int i=1;i<=len1;i++){
17         k=!k;
18         for(int j=1;j<=len2;j++){
19             if(a1[i]==a2[j])f[k][j]=f[!k][j-1]+1;//正常滚动数组,用i%2也行
20             else if(a1[i]!=a2[j])f[k][j]=max(f[!k][j],f[k][j-1]);
21             ans=max(ans,f[k][j]);
22         }
23     }
24     cout<<ans;
25     return 0;
26 }

5.路径记录

回看之前那张图,褐色的正好是其种的一种序列,都是从左上转移过来,所以我们只需开一个二维数组记录下转移状态,然后递归输出即可(其实也可以用滚动数组优化)

 1 #include<cstdio>
 2 #include<cstring>
 3 #include<iostream>
 4 #include<algorithm>
 5 #include<cmath>
 6 #include<stack>
 7 using namespace std;
 8 const int maxn=1e3+5,INF=0x3f3f3f3f;
 9 int n,len1,g[maxn][maxn],len2,f[maxn][maxn],a1[maxn],a2[maxn];
10 void Print(int i,int j){
11     if(i==0||j==0)return;
12     if(g[i][j]==0)Print(i-1,j-1),cout<<a1[i]<<" ";
13     if(g[i][j]==1)Print(i-1,j);
14     if(g[i][j]==-1)Print(i,j-1);
15 }
16 int main(){
17     freopen("a.in","r",stdin);
18     cin>>len1>>len2;
19     for(int i=1;i<=len1;i++)cin>>a1[i];
20     for(int i=1;i<=len2;i++)cin>>a2[i];
21     int ans=0,k=0;
22     for(int i=1;i<=len1;i++){
23         //滚动数组大变样 
24         for(int j=1;j<=len2;j++){
25             if(a1[i]==a2[j])f[i%2][j]=f[(i-1)%2][j-1]+1,g[i][j]=0;//0表示左上 
26             else if(f[i-1][j]>=f[i%2][j-1])f[i%2][j]=f[(i-1)%2][j],g[i][j]=1;//1表示正上
27             else f[i%2][j]=f[i%2][j-1],g[i][j]=-1;//-1表示正左 
28             ans=max(ans,f[k][j]);
29         }
30     }
31     cout<<ans;
32     return 0;
33 }//嘤嘤嘤,编译过了,但不保证A

6.友情例题链接:Prince and Princess 王子和公主:https://www.cnblogs.com/614685877--aakennes/p/12663440.html

LCIS:

两个整数序列,{a1,a2...,am},{b1,b2...,bn},求两序列最长公共上升子序列长度。

//怎么粘贴过来变成图片了?

1.LCIS显然是LIS和LCS的并查集,不对,是交集(并查集题做多了),定义二维数组f,f[i][j]表示第一个序列前i个元素,第二个序列前j个元素且以b[j]结束的LCIS,两个序列最后的元素为a[i]、b[j]。如果a[i]!=b[j],f[i][j]=f[i-1][j],因为此时以b[j]结尾的LCIS有没有a[i]结果是一样的;相反,如果a[i]==b[j],此时f[i][j]=max(f[i-1][k])+1。(从老师那里搬过来的课件有丶混乱,还是代码好理解丶)

2.代码:

 1 #include<cstdio>
 2 #include<cstring>
 3 #include<iostream>
 4 #include<algorithm>
 5 #include<cmath>
 6 #include<stack>
 7 using namespace std;
 8 const int maxn=1e3+5,INF=0x3f3f3f3f;
 9 int n,len1,g[maxn][maxn],len2,f[maxn][maxn],a1[maxn],a2[maxn];
10 int main(){
11     freopen("a.in","r",stdin);
12     cin>>len1>>len2;
13     for(int i=1;i<=len1;i++)cin>>a1[i];
14     for(int i=1;i<=len2;i++)cin>>a2[i];
15     int ans=0,k=0;
16     for(int i=1;i<=len1;i++){
17         ans=0;
18         for(int j=1;j<=len2;j++){
19             if(a[i]>b[j]&&ans<f[j])ans=f[j];
20             if(a[i]==b[j])f[j]=ans+1;
21         }
22     }
23     cout<<ans;
24     return 0;
25 }//嘤嘤嘤

终于写完了,写了两三个小时

原文地址:https://www.cnblogs.com/614685877--aakennes/p/12669884.html