最长公共子序列理解心得之C/C++

今天在在做腾讯2017年暑期实习生编程题的时候遇到的求最长回文串个数,其中遇到了一个知识点,求最长公共子序列。

下面看一下百科给出的解释:

最长公共子序列理解心得之C/C++_第1张图片

再看看算法与应用:

最长公共子序列理解心得之C/C++_第2张图片

求公共子序列举例:

char arr1[] = "abcdefggigk";
char arr2[] = "acdefhglkm";
//arr1和arr2的最长公共子序列为"acdefgk"
使用动态规划算法:

思路详解:

复杂问题求解的简便方法是先化解为若干个简单的子问题,而有些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。


动态规划求解最长公共子序列算法原理

动态规划方法解LCS问题的原理如下: 
考虑最长公共子序列问题如何分解成子问题,设A=“a0,a1,…,am-1”,B=“b0,b1,…,bn-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。

现在设定A="abcdefggigk";  B="acdefhglkm";

现在求最长公共子序列,公式:

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O(m * n)。

代码演示:

#include 
using namespace std;
#include 
const int MAX = 100;

void LCSLength(char *x, char *y, int m, int n, int c[][MAX], int b[][MAX])
{
	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[][MAX], char *x, int i, int j)
{
	if (i == 0 || j == 0)
		return;
	if (b[i][j] == 0)
	{
		PrintLCS(b, x, i - 1, j - 1);
		cout << 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[MAX] = { "abcdefggigk" };
	char y[MAX] = { "acdefhglkm" };
	int b[MAX][MAX];
	int c[MAX][MAX];
	int m, n;

	m = strlen(x);
	n = strlen(y);

	LCSLength(x, y, m, n, c, b);
	PrintLCS(b, x, m, n);

	cout << endl;
	system("pause");
	return 0;
}
谢谢!

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