• [置顶] 最长公共子序列求解


    原文地址:http://blog.csdn.net/yysdsyl/article/details/4226630

    写得很好,故转载存档。

    提示:阅读此文前,务必先明确最长公共子序列不一定是原父串的一个连续子序列,子序列不要求连续,就如数列的子列一样.

    我对原文做了适当的修改,使得文章更明了易懂,如有不当欢迎指正。

    正文:

    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=“x[0],x[1],…,x[m-1]”,序列Y=“y[0],y[1],…,y[k-1]”是X的子序列,则存在X的一个严格递增下标序列<i[0],i[1],…,i[k-1]>(此序列不一定连续),使得对所有的j=0,1,…,k-1,有x[i[j]] = y[j]。例如,对于X=“ABCBDAB”和其子序列Y=“ACDA”,存在X的一个严格递增下标序列i:<0,2,4,5>,使得对所有的j=0,1,2,3,有x[i[j]] = y[j]

    问题分析

    现在我们考虑最长公共子序列问题如何分解成子问题,设A=“a[0],a[1],…,a[m-1]”,B=“b[0],b[1],…,b[m-1]”,并且Z=“z[0],z[1],…,z[k-1]”为它们的最长公共子序列。不难证明有以下性质:

    (1) 如果a[m-1]=b[n-1],则z[k-1] = a[m-1] = b[n-1],且“z[0],z[1],…,z[k-2]”是“a[0],a[1],…,a[m-2]”和“b[0],b[1],…,b[n-2]”的一个最长公共子序列;

    (2) 如果a[m-1] != b[n-1],同时z[k-1] != a[m-1],则有“z[0],z[1],…,z[k-1]”是“a[0],a[1],…,a[m-2]”和“b[0],b[1],…,b[n-1]”的一个最长公共子序列;

    (3) 如果a[m-1] != b[n-1],同时z[k-1] != b[n-1],则有“z[0],z[1],…,z[k-1]”是“a[0],a[1],…,a[m-1]”和“b[0],b[1],…,b[n-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a[m-1] = b[n-1],则进一步解决一个子问题,找“a[0],a[1],…,a[m-2]”和“b[0],b[1],…,b[m-2]”的一个最长公共子序列;如果a[m-1] != b[n-1],则要解决两个子问题,找出“a[0],a[1],…,a[m-2]”和“b[0],b[1],…,b[n-1]”的一个最长公共子序列和找出“a[0],a[1],…,a[m-1]”和“b[0],b[1],…,b[n-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。

    问题求解

    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(参见下表),b[i][j]记录c[i][j]是通过转化为哪一个子问题求得的,以决定搜索的方向。
    由问题分析部分可知,我们应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:

    recursive formula

    回溯输出最长公共子序列过程:

    flow


    代码:

    #include <stdio.h>
    #include 
    <string.h>
    #define MAXLEN 100

    void LCSLength(char *x, char *y, int m, int n, int c[][MAXLEN], int b[][MAXLEN])
    {
        
    int i, j;
        
        
    for(i = 0; i <= m; i++)
            c[i][
    0= 0;
        
    for(j = 1; j <= n; j++)
            c[
    0][j] = 0;
        
    for(i = 1; i<= m; i++)
        
    {
            
    for(j = 1; j <= n; j++)
            
    {
                
    if(x[i-1== y[j-1])
                
    {
                    c[i][j] 
    = c[i-1][j-1+ 1;
                    b[i][j] 
    = 0;
                }

                
    else if(c[i-1][j] >= c[i][j-1])
                
    {
                    c[i][j] 
    = c[i-1][j];
                    b[i][j] 
    = 1;
                }

                
    else
                
    {
                    c[i][j] 
    = c[i][j-1];
                    b[i][j] 
    = -1;
                }

            }

        }

    }


    void PrintLCS(int b[][MAXLEN], char *x, int i, int j)
    {
        
    if(i == 0 || j == 0)
            
    return;
        
    if(b[i][j] == 0)
        
    {
            PrintLCS(b, x, i
    -1, j-1);
            printf(
    "%c ", x[i-1]);
        }

        
    else if(b[i][j] == 1)
            PrintLCS(b, x, i
    -1, j);
        
    else
            PrintLCS(b, x, i, j
    -1);
    }


    int main(int argc, char **argv)
    {
        
    char x[MAXLEN] = {"ABCBDAB"};
        
    char y[MAXLEN] = {"BDCABA"};
        
    int b[MAXLEN][MAXLEN];
        
    int c[MAXLEN][MAXLEN];
        
    int m, n;
        
        m 
    = strlen(x);
        n 
    = strlen(y);
        
        LCSLength(x, y, m, n, c, b);
        PrintLCS(b, x, m, n);
        
        
    return 0;
    }

     

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