370最长公共子串和子序列 之动态规划 求解

本文深入讲解动态规划的核心思想与应用,通过分析斐波那楔数列、背包问题、最长上升子序列等经典案例,帮助读者掌握动态规划的基本模型与代码实现套路。

转载:动态规划之公共串

概念:

动态规划(Dynamic programming,简称DP),是大家都觉得比较难以掌握的算法。为了应付面试,我们经常会背诵一下斐波那楔数列或者背包问题的源码,其实,只要理解了思想,掌握基本的模型,然后再来点写代码的套路,动态规划并没有那么难。

首先,动态规划最重要的是掌握他的思想,动态规划的核心思想是把原问题分解成子问题进行求解,也就是分治的思想。

经典模型

1.线性模型

最经典的问题就是斐波那楔数列的问题,每个数的值都是一个状态,可以用F[i]表示表示第i个数的值是多少。每个数都是由F[i-1]+F[i-2]转移而来。

另外一个经典的问题就是最长上升自序列(LIS),有一串序列,要求找出它的一串子序列,这串子序列可以不连续,但必须满足它是严格的单调递増的且为最长的。把这个长度输出。示例:1 7 3 5 9 4 8 结果为4。

我们非常容易表示他的状态,我们用f[i]表示以第i个数结尾的,最大的上升自序列是多少?那么它是怎么转移的呢?非常容易想到肯定是从左边的的数转移而来,能转移的数满足什么条件呢?肯定是比a[i]更小的。

线性模式还可以拓展成二维问题,例如背包问题,用f[i][j]表示前i个物品,凑成大小为j的背包,最大的价值是多少。

这类问题非常的多,但是思路都是这样,无非就是从左往右,从上到下,从低维到高维进行转移。
2.区间模型
3.树状模型

常见案例:

1.爬楼梯

假设你正在爬楼梯。需要 n 阶你才能到达楼顶。
每次你可以爬 1 或 2 个台阶。你有多少种不同的方法可以爬到楼顶呢?
注意:给定 n 是一个正整数。

class Solution {
    public int climbStairs(int n) {
        //1.特判
       if(n < 3) return n;
        //2.边界
        int[] dp = new int[n+1]; //楼梯:1-n
        dp[1] = 1;
        dp[2] = 2;
        //3.状态转移方程
        for(int i = 3;i <= n;i++){
            dp[i] = dp[i-1] + dp[i-2];
        }
        return dp[n];
    }
}

最长公共子串递推公式:(连续)
递推公式:

1    if(s1.charAt(i) == s2.charAr(j))
2        dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + 1;
3    else
4        dp[i][j] = 0;
 1public static int maxLong(String str1, String str2) {
 2    if (str1 == null || str2 == null || str1.length() == 0 || str2.length() == 0)
 3        return 0;
 4    int max = 0;
 5    int[] dp = new int[str2.length() + 1];
 6    for (int i = 1; i <= str1.length(); i++) {
 7        for (int j = str2.length(); j >= 1; j--) {
 8            if (str1.charAt(i - 1) == str2.charAt(j - 1))
 9                dp[j] = dp[j - 1] + 1;
10            else
11                dp[j] = 0;
12            max = Math.max(max, dp[j]);
13        }
14        Util.printIntArrays(dp);//这一行和下面一行是打印测试数据的,也可以去掉
15        System.out.println();
16    }
17    return max;
18}

子序列:(不连续)

1    if(s1.charAt(i) == s2.charAr(j))
2        dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + 1;
3    else
4        dp[i][j] = Math.max(dp[i - 1][j], dp[i][j - 1]);
### C++ 实现最长公共子串最长公共子序列的暴力算法 #### 最长公共子串的暴力求解方法 以下是基于暴力枚举的方法来寻找两个字符串之间的最长公共子串: ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <string> using namespace std; void findLongestCommonSubstring(const string& s1, const string& s2) { int maxLength = 0; string result = ""; for (int i = 0; i < s1.length(); ++i) { for (int j = 0; j < s2.length(); ++j) { int k = 0; while ((i + k) < s1.length() && (j + k) < s2.length() && s1[i + k] == s2[j + k]) { k++; } if (k > maxLength) { maxLength = k; result = s1.substr(i, k); } } } cout << "最长公共子串为:" << result << endl; } int main() { string str1 = "cnblogs"; string str2 = "belong"; findLongestCommonSubstring(str1, str2); return 0; } ``` 此代码通过双重循环遍历 `s1` `s2` 的每一个位置,尝试匹配从当前位置开始的最大相同部分[^2]。 --- #### 最长公共子序列的暴力求解方法 对于最长公共子序列问题,可以使用递归来穷尽所有可能性并找到最优解。以下是一个简单的暴力实现方式: ```cpp #include <iostream> #include <string> using namespace std; // 辅助函数用于计算LCS长度 int lcsLength(string X, string Y, int m, int n) { if (m == 0 || n == 0) return 0; if (X[m - 1] == Y[n - 1]) return 1 + lcsLength(X, Y, m - 1, n - 1); else return max(lcsLength(X, Y, m, n - 1), lcsLength(X, Y, m - 1, n)); } // 主程序入口 int main() { string str1 = "cnblogs"; string str2 = "belong"; int length = lcsLength(str1, str2, str1.length(), str2.length()); cout << "最长公共子序列的长度为:" << length << endl; return 0; } ``` 该代码的核心在于递归地判断当前字符是否相等,并分别处理三种情况:继续向前探索、跳过第一个字符串中的字符或者跳过第二个字符串中的字符[^1]。 --- ### 结果分析 - **最长公共子串**的结果依赖于连续性条件,在上述例子中会输出 `"lo"`。 - **最长公共子序列**则不需要考虑连续性,因此其结果可能是 `"blog"` 或其他符合条件的组合[^3]。 ---
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