演算法導論——動態規劃之最長公共子序列(LCS)和最長迴文子序列(LPS)
阿新 • • 發佈:2019-02-01
有兩個字串A和B,假設為A=”abcbdab”,B=”bdcaba”;最長公共子序列(LCS)問題指的時找到A和B的一個公共的子串C,C的長度要是最長。
在這裡我們很明顯的發現最長子序列為”bcba”
用動態規劃的思想來考慮這個問題:
若A={a1,a2,a3,…,am},B={b1,b2,b3,…,bn},Z={z1,z2,z3,…,zk}是A和B的任意LCS
1.如果am==bn,那麼zk=am=bn,且Z(0…k-1)是A(0…m-1)和B(0…n-1)的一個LCS
2.若am!=bn,則Z(0…k)是A(0…m-1)和B(0…n)的一個LCS或者是A(0…m)和B(0…n-1)的一個LCS
所以可以推出以下公式:
c[i,j]=0,當i=0或j=0;
c[i,j]=c[i-1,j-1]+1,當i,j>0且Ai==Bj;
c[i,j]=max(c[i-1,j),c[i,j-1]),當i,j>0且Ai!=Bj;
感覺理解的也不是很深,本文是自己的一個學習過程
public class LCS {
//Longest common subsequence
public static void main(String[] args){
char[] A=("abcbdab").toCharArray();
char[] B="bdcaba".toCharArray();
int[][] c,b;
c=new int[A.length+1][B.length+1];
b=new int[A.length+1][B.length+1];
for (int i=0;i<A.length;i++){
c[i][0]=0;
}
for(int i=0;i<B.length;i++){
c[0][i]=0;
}
for(int i=1;i<=A.length;i++){
for(int j=1;j<=B.length;j++){
if(A[i-1]==B[j-1]){
c[i][j]=c[i-1][j-1]+1;
b[i][j]=2 ;
}else{
if(c[i][j-1]>c[i-1][j]){
c[i][j]=c[i][j-1];
b[i][j]=3;
}else{
c[i][j]=c[i-1][j];
b[i][j]=1;
}
}
}
}
printLCS(A,b,A.length,B.length);
}
public static void printLCS(char[] A,int[][] b,int i,int j){
if(i==0||j==0) return;
if(b[i][j]==2){
printLCS(A,b,i-1,j-1);
System.out.println(A[i-1]);
}else if(b[i][j]==1){
printLCS(A,b,i-1,j);
}
else printLCS(A,b,i,j-1);
}
}
最長迴文子序列(LPS)
一個字元陣列S=“character”,迴文序列為”carac”
要求S(i,j) 之間的迴文序列長度c[i,j],
1.當Si==Sj ,這裡要考慮當i+1==j的情況,若i+1==j,c[i,j]=2;否則c[i,j]=c[i+1,j-1]+1,
2.當Si!=Sj,c[i,j]=max{c[i+1,j],c[i,j-1]};
public class LPS {
// 最長迴文子序列
static int[][] c;
static int[][] b;
public static void main(String args[]) {
char[] s = "aa".toCharArray();
c = new int[s.length][s.length];
b = new int[s.length][s.length];
for (int i = 0; i < s.length; i++)
c[i][i] = 1;
findLPS(s, 0, s.length - 1);
System.out.println(c[0][s.length - 1]);
printLPS(s, 0, s.length - 1);
}
public static void printLPS(char[] s, int p, int q) {
if (p == q)
System.out.print(s[p]);
else {
if (b[p][q] == 2) {
if (p + 1 == q) {
System.out.print(s[p] +""+ s[p]);
} else {
System.out.print(s[p]);
printLPS(s, p + 1, q - 1);
System.out.print(s[p]);
}
} else if (b[p][q] == 1) {
printLPS(s, p + 1, q);
} else
printLPS(s, p, q - 1);
}
}
public static int findLPS(char[] s, int p, int q) {
if (p == q)
return 1;
if (c[p][q] > 1)
return c[p][q];
if (s[p] == s[q]) {
if (p + 1 == q)
c[p][q] = 2;
else
c[p][q] = findLPS(s, p + 1, q - 1) + 2;
b[p][q] = 2;
} else {
int m1 = findLPS(s, p + 1, q);
int m2 = findLPS(s, p, q - 1);
if (m1 > m2) {
c[p][q] = m1;
b[p][q] = 1;
} else {
c[p][q] = m2;
b[p][q] = 3;
}
}
return c[p][q];
}
}