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最长公共子序列就是寻找两个给定序列的子序列,该子序列在两个序列中以相同的顺序出现,但是不必要是连续的。
例如序列X=ABCBDAB,Y=BDCABA。序列BCA是X和Y的一个公共子序列,但是不是X和Y的最长公共子序列,子序列BCBA是X和Y的一个LCS,序列BDAB也是。
1、最简单的方法就是暴力枚举。
先列举X所有的子序列,然后检查是否为Y的子序列,并记录最长的子序列。当该方法复杂度太高,假设X的长度为m,则X的子序列个数为2^m,指数级的复杂度是不实际的。
2、动态规划思想。
设X=<x1,x2,…,xm>和Y=<y1,y2,…,yn>为两个序列,LCS(Xm,Yn)表示以Xm结尾的字符串和以Yn结尾的字符串的一个最长公共子序列,可以看出
如果xm=yn,则LCS ( Xm,Yn ) = xm + LCS ( Xm-1,Yn-1 )。
如果xm!=yn,则LCS( Xm,Yn )= max{ LCS ( Xm-1, Yn ), LCS ( Xm, Yn-1 ) }
最长公共子序列长度:
状态转移方程:
初始状态:dp[i][j]=0 if i==0 || j==0
转移方程:dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + 1 if (X[i-1]==Y[j-1])
dp[i][j] = max ( dp[i-1][j], dp[i][j-1] ) if (X[i-1]!=Y[j-1])
最长公共子序列:
通过状态转移方程,可以逆推出最长子序列,如果x[i-1]==y[j-1] && dp[i][j]==dp[i-1][j-1]+1,则x[i-1]为最长子序列的元素,否则如果x[i-1]==y[j-1] && dp[i-1][j]>dp[i][j-1],则i--,否则j--,这样就得到一个倒序的最长子序列,具体见参考代码。
复杂度分析:
上述思路的时间复杂度为O(m*n),空间复杂度也为O(m*n);
dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + 1 if (X[i-1]==Y[j-1])
dp[i][j] = max ( dp[i-1][j], dp[i][j-1] ) if (X[i-1]!=Y[j-1])
从状态转移方程可以看到,如果只求最长公共子序列长度的话,每一次转移的时候只与前一状态有关,因此空间复杂度可以从m*n降为2*n,只保存当前和前一状态,时间复杂度不变。
#include <iostream> #include <vector> using namespace std; int LCS(char *str1,int len1,char *str2,int len2){ // calculate length of LCS vector<vector<int> > dp(len1+1,vector<int>(len2+1,0)); for(int i=0;i<=len1;i++){ for(int j=0;j<=len2;j++){ if(i==0 || j==0) dp[i][j]=0; else{ if(str1[i-1]==str2[j-1]) dp[i][j]=dp[i-1][j-1]+1; else dp[i][j]=max(dp[i-1][j],dp[i][j-1]); } } } // record the LCS int len=dp[len1][len2]; char lcsArr[len]; lcsArr[len]=‘\0‘; int i=len1,j=len2; while(i && j){ if(str1[i-1]==str2[j-1] && dp[i][j]==dp[i-1][j-1]+1){ lcsArr[--len]=str1[i-1]; i--; j--; } else if(str1[i-1]!=str2[j-1] && dp[i-1][j]>dp[i][j-1]) i--; else j--; } cout<<"Length of LCS is: "<<len<<endl; cout<<"SubSequency of LCS is: "<<lcsArr<<endl; return dp[len1][len2]; } int main() { char str1[]="abcd"; char str2[]="bd"; int len1=sizeof(str1)/sizeof(str1[0])-1; int len2=sizeof(str2)/sizeof(str2[0])-1; cout << LCS(str1,len1,str2,len2) << endl; return 0; }
int LCS2(char *str1,int len1,char *str2,int len2){ // only to calculate length of LCS // reduce the space complexity from m*n to 2*n vector<vector<int> > dp(2,vector<int>(len2+1,0)); int k; for(int i=0;i<=len1;i++){ k=i&1; for(int j=0;j<=len2;j++){ if(j==0) dp[k][j]=0; else{ if(str1[i-1]==str2[j-1]) dp[k][j]=dp[1-k][j-1]+1; else dp[k][j]=max(dp[1-k][j],dp[k][j-1]); } } } cout<<"Length of LCS is: "<<dp[k][len2]<<endl; return dp[k][len2]; }
(字符串)最长公共子序列(Longest-Common-Subsequence,LCS)
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原文地址:http://www.cnblogs.com/AndyJee/p/4469196.html