动态规划——最长递增子序列和最长公共子序列

(1)最长递增子序列

一个序列有n个数:a[1],a[2],…,a[n],求出最长递增子序列的长度。

比如说对于测试数据534867来说:

  • 第一个数字5,d[0] = 1
  • 第一个数字3,前面没有比他还小的了,d[1] = 1
  • 第三个数字4,最长的递增子序列就是3,4,d[2] = 2
  • 第四个数组8,d[3] = 3
  • 第五个数字6,d[4] = 3
  • 第六个数字7,d[5] = 4
思路就是用d[i]来记录a[i]为结尾的子序列中最大递增子序列的长度,对于每一个i,令j从1到i - 1遍历,当a[j] < a[i],比较当前d[i]和每一个d[j] + 1的大小,将最大值赋给d[i]。

public class Sequence {
	static int[] a; 
	static int[] d;
	public static void main(String[] args) {
		Scanner in = new Scanner(System.in);
		int n = in.nextInt(); // 序列中数的个数
		a = new int[n + 1];
		d = new int[n + 1];
		for (int i = 1; i <= n; i++) {
			a[i] = in.nextInt();
			d[i] = 1; //初始化d
		}
		System.out.println(dpmax(n));
		in.close();
	}
	public static int dpmax(int n) {
		for (int i = 2; i <= n; i++) {
			for (int j = 1; j < i; j++) {
				if (a[j] < a[i])
				d[i] = Math.max(d[i], d[j] + 1);
			}
		}
		return d[n];
	}
}
(2)最长公共子序列

给定2个序列,求这两个序列的最长公共子序列,不要求子序列连续(序列中的数有先后顺序)。例如{2,4,3,1,2,1}{1,2,3,2,4,1,2}的结果是{2,3,2,1},{2,3,1,2}和{2,4,1,2},也就是最长公共子序列长度唯一,但子序列不唯一

下面这个图解释的很清楚。 图和思路都来自网络,文章末尾有注明。                       

动态规划——最长递增子序列和最长公共子序列_第1张图片

d[i][j]表示序列a[0~i]和序列b[0~j]的最长公共子序列的长度,这是状态,对应上图中的数字。

状态转移方程:

当a[i] == b[j] 时,d[i][j] = d[i - 1][j - 1] + 1,re[i][j] = 0

当a[i] !=  b[j]时,有三种情况 :

1.d[i - 1][j] > d[i][j - 1],则d[i][j] = d[i - 1][j],re[i][j] = 1

2.d[i - 1][j] < d[i][j - 1],d[i][j] = d[i][j - 1],re[i][j] = -1

3.d[i - 1][j] == d[i][j - 1],d[i][j] = d[i][j - 1],re[i][j] = 2

这里用re[i][j]来表示每个d[i][j]的方向来源,对应图中的箭头。0表示从d[i - 1][j - 1]转移而来,1表示从d[i - 1][j ]转移(图上表示为d[i][j]的左边大于上边),-1表示从d[i ][j - 1]转移,2表示d[i][j]的来源有两条路,即d[i][j - 1]或d[i - 1][j]转移,所以是输出所有结果(题例为3个)的关键。

输出函数prt()用的递归,用result[current_len]保存当前值(current_len初始值为前面计算出的最长长度len),这样可以保证是正序输出。

public class  Test{
	static int[][] d; // d[i][j]记录a[i]和b[j]的最长公共子序列长度,初始化为0
	static int[][] re; 
	static int len = 0; // 子字符串的长度
	static int count = 0; // 用于保存最长公共子字符串的个数
	static int[] result; // 用于暂时保存结果
	static int[] a;
	static int[] b;
	public static void main(String[] args) {
		Scanner in = new Scanner(System.in);
		int n1 = in.nextInt();
		int n2 = in.nextInt();
		a = new int[n1 + 1];
		b = new int[n2 + 1];
		for (int i = 1; i < a.length; i++) {
			a[i] = in.nextInt();
		}
		for (int i = 1; i < b.length; i++) {
			b[i] = in.nextInt();
		}
		result = new int[n1 + 1];
		d = new int[a.length][b.length];
		re = new int[a.length][b.length];
		
		len = dp(a, b);
		System.out.println("the length :" + len);
		prt(a.length - 1, b.length - 1, len);
		System.out.println("共有:" + count + "种");
		in.close();
	}
	public static int dp(int[] a, int[] b) {
		// initial
		for (int i = 0; i < a.length; i++) {
			d[i][0] = 0;
		}
		for (int i = 0; i < b.length; i++) {
			d[0][i] = 0;
		}
		for (int i = 1; i < a.length; i++) {
			for (int j = 1; j < b.length; j++) {
				if (a[i] == b[j]){
					d[i][j] = d[i - 1][j - 1] + 1;
					re[i][j] = 0;
				}
				else if (d[i][j - 1] < d[i - 1][j]){
					d[i][j] = d[i - 1][j];
					re[i][j] = 1; // 上方向
				}
				else if (d[i][j - 1] > d[i - 1][j]) { 
					d[i][j] = d[i][j - 1];
					re[i][j] = -1; // 左方向
				} else {
					d[i][j] = d[i][j - 1];
					re[i][j] = 2;  
				}
			}
		}
		return d[a.length - 1][b.length - 1];
	}
	public static void prt(int i, int j, int current_len) {
		if (i == 0 || j == 0) {
			for (int s = 0; s < len; s++) {
				System.out.print(result[s] + " ");
			}
			System.out.println();
			count++;
			return;
		}
		if (re[i][j] == 0) {
			current_len--;
			result[current_len] = a[i];
			prt(i - 1, j - 1, current_len);
		} else if (re[i][j] == 1) {
			prt(i - 1, j, current_len);
		} else if (re[i][j] == -1) {
				prt(i, j - 1, current_len);
		} else {
			prt(i - 1, j, current_len);
			prt(i, j - 1, current_len);
		}
	}
}

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

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