最长公共子序列问题 .

动态规划法

经常会遇到复杂问题不能简单地分解成几个子问题,而会分解出一系列的子问题。简单地采用把大问题分解成子问题,并综合子问题的解导出大问题的解的方法,问题求解耗时会按问题规模呈幂级数增加。

为了节约重复求相同子问题的时间,引入一个数组,不管它们是否对最终解有用,把所有子问题的解存于该数组中,这就是动态规划法所采用的基本方法。

【问题】 求两字符序列的最长公共字符子序列

问题描述:字符序列的子序列是指从给定字符序列中随意地(不一定连续)去掉若干个字符(可能一个也不去掉)后所形成的字符序列。令给定的字符序列X=“x0,x1,…,xm-1,序列Y=“y0,y1,…,yk-1X的子序列,存在X的一个严格递增下标序列<i0,i1,…,ik-1>,使得对所有的j=0,1,…,k-1,有xij=yj。例如,X=“ABCBDAB”,Y=“BCDB”是X的一个子序列。

考虑最长公共子序列问题如何分解成子问题,设A=“a0,a1,…,am-1B=“b0,b1,…,bm-1,并Z=“z0,z1,…,zk-1为它们的最长公共子序列。不难证明有以下性质:

(1如果am-1=bn-1,则zk-1=am-1=bn-1,且“z0,z1,…,zk-2是“a0,a1,…,am-2和“b0,b1,…,bn-2的一个最长公共子序列;

(2如果am-1!=bn-1,则若zk-1!=am-1,蕴涵“z0,z1,…,zk-1是“a0,a1,…,am-2和“b0,b1,…,bn-1的一个最长公共子序列;

(3如果am-1!=bn-1,则若zk-1!=bn-1,蕴涵“z0,z1,…,zk-1是“a0,a1,…,am-1和“b0,b1,…,bn-2的一个最长公共子序列。

这样,在找A和B的公共子序列时,如有am-1=bn-1,则进一步解决一个子问题,找“a0,a1,…,am-2和“b0,b1,…,bm-2的一个最长公共子序列;如果am-1!=bn-1,则要解决两个子问题,找出“a0,a1,…,am-2和“b0,b1,…,bn-1的一个最长公共子序列和找出“a0,a1,…,am-1和“b0,b1,…,bn-2的一个最长公共子序列,再取两者中较长者作为A和B的最长公共子序列。

求解:

引进一个二维数组c[][],用c[i][j]记录X[i]与Y[j] 的LCS 的长度,b[i][j]记录c[i][j]是通过哪一个子问题的值求得的,以决定搜索的方向。
我们是自底向上进行递推计算,那么在计算c[i,j]之前,c[i-1][j-1],c[i-1][j]与c[i][j-1]均已计算出来。此时我们根据X[i] = Y[j]还是X[i] != Y[j],就可以计算出c[i][j]。

问题的递归式写成:

 

recursive formula

回溯输出最长公共子序列过程:

flow

算法分析:
由于每次调用至少向上或向左(或向上向左同时)移动一步,故最多调用(m + n)次就会遇到i = 0或j = 0的情况,此时开始返回。返回时与递归调用时方向相反,步数相同,故算法时间复杂度为Θ(m + n)。

 1  #include <iostream>
 2  #include <string>
 3  using namespace std;
 4  int main(int argc, char **argv)
 5  {
 6      string str1 = "ABCBDAB";
 7      string str2 = "BDCABA";
 8  
 9      int x_len = str1.length();
10      int y_len = str2.length();
11  
12      int arr[50][50] = {{0,0}};
13  
14      int i = 0;
15      int j = 0;
16  
17      for(i = 1; i <= x_len; i++)
18      {
19          for(j = 1; j <= y_len; j++)
20          {
21              if(str1[i - 1] == str2[j - 1])
22              {
23                 arr[i][j] = arr[i - 1][j - 1] + 1;
24              }
25              else
26              {
27          
28                  if(arr[i][j - 1] >= arr[i - 1][j])
29                  {
30                      arr[i][j] = arr[i][j - 1];
31                  }
32                  else
33                  {
34                      arr[i][j] = arr[i -1][j];
35                  }
36              }
37  
38          }
39      }
40 
41      for(i = 0 ; i <= x_len; i++)
42      {
43          for( j = 0; j <= y_len; j++)
44          {
45              cout << arr[i][j] << "  ";
46          }
47          cout << endl;
48      }
49      for(i = x_len, j = y_len; i >= 1 && j >= 1;)
50      {
51              if(str1[i - 1] == str2[j - 1])
52              {
53                  cout << str1[i - 1] << " ";//倒序打印的
54                  i--;
55                  j--;
56              }
57              else
58              {
59              //  if(arr[i][j -1] >= arr[i - 1][j])//打印:B A D B
60                  if(arr[i][j -1] > arr[i - 1][j]) //打印:A B C B
61                  {
62                      j--;
63                  }
64                  else
65                  {
66                      i--;
67                  }
68              }
69      }
70      cout << endl;
71      return 0;
72  }

http://blog.chinaunix.net/uid-26548237-id-3374211.html

   运行结果如下所示。

图2 运行效果
   
   最后输出为A B C B,则最大子串为B C B A。
   其实,应该将结果保存起来,然后,正序打印呢。
 
 
nyoj-36-最长公共子序列
nyoj-37-回文字符串
原文地址:https://www.cnblogs.com/xl1027515989/p/3582980.html