下面是与公共子序列相关的一系列问题: • 给定两个字符串 X =< x1, x2, . . . , xm > 和 Y =< y1, y2, . . . , yn >,请设计一个动态规划算法 计算 X 和 Y 的最长公共子序列。 • 给定两个字符串 X 和 Y 。请给出计算最长公共子序列的算法,要求在最长子序列中 X 中的字 符可以重复出现但是 Y 中的不可用(算法只需给出长度不需要具体的子序列)。该问题的一个 例子如图 1所示。 • 除了 X、Y 两个字符串外,给定一个正整数 k。问题和上一小题一样,但是子序列中 X 中的字 符重复出现的次数不超过 k,Y 中的字符不可重复出现。例如,假设 X、Y 如图 1所示,k = 2, 那么在最长子序列中 X 中的字符可以出现两次。
时间: 2024-02-23 15:57:03 浏览: 77
对于第一个问题,可以使用动态规划算法来解决。我们定义一个二维数组 dp[i][j] 表示字符串 X 中前 i 个字符和字符串 Y 中前 j 个字符的最长公共子序列的长度。则状态转移方程为:
dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + 1 (当 Xi = Yj)
dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i][j-1]) (当 Xi ≠ Yj)
最终的结果即为 dp[m][n],其中 m 和 n 分别为 X 和 Y 的长度。
对于第二个问题,可以先使用上述动态规划算法求出最长公共子序列的长度,然后再通过回溯的方式得到具体的最长公共子序列。在回溯的过程中,如果当前字符在 X 中出现过,则继续回溯;否则,跳过这个字符,继续回溯下一个字符。
对于第三个问题,可以对上述动态规划算法进行改进。我们定义一个三维数组 dp[i][j][k] 表示字符串 X 中前 i 个字符和字符串 Y 中前 j 个字符的最长公共子序列的长度,其中 X 中的字符重复出现的次数不超过 k,Y 中的字符不可重复出现。则状态转移方程为:
dp[i][j][k] = dp[i-1][j-1][k-1] + 1 (当 Xi = Yj,且 Xi 在前 i-1 个字符中最多出现了 k-1 次)
dp[i][j][k] = max(dp[i-1][j][k], dp[i][j-1][k]) (当 Xi ≠ Yj)
最终的结果即为 dp[m][n][k],其中 m 和 n 分别为 X 和 Y 的长度。
相关问题
题目描述 若给定序列X={x1,x2,…,xm},则另一序列Z={z1,z2,…,zk},是X的子序列是指存在一个严格递增下标序列{i1,i2,…,ik}使得对于所有j=1,2,…,k有:zj=xij。例如,序列Z={B,C,D,B} 是序列X={A,B,C,B,D,A,B}的子序列,相应的递增下标序列为{2,3,5,7}。 给定2个序列X和Y,当另一序列Z既是X的子序列又是Y的子序列时,称Z是序列X和Y的公共子序列。 给定2个序列X={x1,x2,…,xm}和Y={y1,y2,…,yn},找出X和Y的最长公共子序列。 输入 输入包括两行,每行表示一个字符串。 输出 输出只有一个字符串,表示最大公共子序列。 样例输入 abcbdab bfcdgbe 样例输出 bcdb用c语言写代码
以下是使用动态规划算法求解最长公共子序列的C语言代码:
```c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define MAX_LEN 1000
int dp[MAX_LEN][MAX_LEN];
int main() {
char X[MAX_LEN], Y[MAX_LEN], lcs[MAX_LEN];
scanf("%s %s", X, Y);
int m = strlen(X), n = strlen(Y);
// 初始化dp数组
for (int i = 0; i <= m; i++) {
dp[i][0] = 0;
}
for (int j = 0; j <= n; j++) {
dp[0][j] = 0;
}
// 动态规划求解
for (int i = 1; i <= m; i++) {
for (int j = 1; j <= n; j++) {
if (X[i-1] == Y[j-1]) {
dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + 1;
} else {
dp[i][j] = (dp[i-1][j] > dp[i][j-1]) ? dp[i-1][j] : dp[i][j-1];
}
}
}
// 根据dp数组反向追溯最长公共子序列
int len = dp[m][n];
int i = m, j = n;
while (len > 0) {
if (X[i-1] == Y[j-1]) {
lcs[len-1] = X[i-1];
i--;
j--;
len--;
} else if (dp[i-1][j] > dp[i][j-1]) {
i--;
} else {
j--;
}
}
printf("%s\n", lcs);
return 0;
}
```
这段代码中,先读入两个字符串X和Y,然后按照上面提到的状态转移方程进行动态规划求解,最后根据dp数组反向追溯得到最长公共子序列。输出结果即为最长公共子序列。
最长公共子序列LCS(Longest Common Subsequence) 【LCS开篇案例】用c++实现 序列:X={A,B,C,B,D,A,B} 序列:Y={B,C,D,B,A} 序列:Z={B,C,D,B} 序列:W={B,C,D} Z是(X与Y)的最长公共子序列(Longest-Common-Subsequence),而W虽然是X与Y的公共子序列,但是不是最长的! 【LCS晦涩定义】 给定一个序列X={x1,x2,x3...xm},另一个序列Z={z1,z2,z3...zk}为子序列,如果存在X的 一个严格递增下标序列<i1,i2,i3,i4...ik>,使得所有的j=1,2,...,k,有x[i<j>]=z[j] 例如,Z={B,C,D,B}是X={A,B,C,B,D,A,B}一个最长子序列,相应的下标序列为<2,3,5,7> 如果Z同时是Y的最长子序列,那么Z就是X与Y的最长公共子序列 【输入样例】 ABCBDAB BDCABA 【输出样例】 4 【说明】 输入两行字符,输出LCS长度
### C++ 实现最长公共子序列 (LCS) 的方法
#### 算法逻辑
最长公共子序列问题可以通过动态规划的方法求解。定义一个二维数组 `dp[i][j]` 表示字符串 A 的前 i 个字符与字符串 B 的前 j 个字符的最长公共子序列长度。状态转移方程如下:
- 如果 `A[i-1] == B[j-1]`,则有 `dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + 1`。
- 否则,取两者中的较大值:`dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i][j-1])`。
初始条件为当任意一方为空时,其 LCS 长度为零,即 `dp[0][j] = dp[i][0] = 0` 对于所有的 i 和 j[^1]。
以下是完整的 C++ 实现代码及其解析。
```cpp
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
int longestCommonSubsequence(string text1, string text2) {
int m = text1.size();
int n = text2.size();
// 创建 DP 数组并初始化
vector<vector<int>> dp(m + 1, vector<int>(n + 1, 0));
// 动态规划填表过程
for(int i = 1; i <= m; ++i){
for(int j = 1; j <= n; ++j){
if(text1[i-1] == text2[j-1]){
dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + 1;
}
else{
dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i][j-1]);
}
}
}
return dp[m][n];
}
// 输入输出样例测试函数
void test(){
string str1 = "abcde";
string str2 = "ace";
cout << "Input strings:" << endl;
cout << "String 1: " << str1 << endl;
cout << "String 2: " << str2 << endl;
int result = longestCommonSubsequence(str1, str2);
cout << "Length of Longest Common Subsequence is: " << result << endl;
}
int main() {
test(); // 调用测试函数
return 0;
}
```
#### 输入输出样例解析
假设输入两个字符串分别为 `"abcde"` 和 `"ace"`:
- 字符串 `"a"` 是两者的第一个匹配项;
- 接下来,`"c"` 成为了第二个共同字符;
- 最后,`"e"` 完成了第三个匹配。
因此,这两个字符串的最长公共子序列为 `"ace"`,其长度为 3[^2]。
#### 复杂度分析
该算法的时间复杂度为 O(m * n),其中 m 和 n 分别表示两个字符串的长度。空间复杂度同样为 O(m * n),因为我们需要存储整个动态规划表格的数据。
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