poj 4092:牛仔裤

于 2014-10-25 10:26:52 发布
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分类专栏： 面试题 文章标签： poj
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poj 4092:牛仔裤


题目：

描述

基因地理计划是IBM和美国国家地理学会的合作研究项目，用来分析来自于数十万的捐助者的DNA，来研究人类在地球上的迁移图。

作为一个IBM的研究者，你被要求写一个程序，来发现共性的DNA片段，用来和个人调查信息关联以确定新的遗传标记。

DNA碱基序列通过按顺序排列分子中发现的含氮碱基来记录。有四种碱基：腺嘌呤（A），胸腺嘧啶（T），鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）。一个6碱基的DNA序列可以表示为TAGACC。

给定一组DNA的碱基序列，确定发生在所有序列中最长的一系列碱基。

输入
输入以一个整数n作为单独的一行来开头，表示数据集个数。每个数据集包括以下成分：
一个正整数m（2<=m<=10）表示数据集中碱基序列个数
m行，每行包括一个含有60个碱基的序列
输出
对于每一个数据集，输出所有碱基序列中共同的最长的子碱基序列。如果这个最长的共同碱基子序列比三要小，则输出”no significant commonalities”以代替。如果存在多个相同长度的最长共同碱基子序列存在，则只输出按字母顺序排列的第一个序列。
样例输入
3
2
GATACCAGATACCAGATACCAGATACCAGATACCAGATACCAGATACCAGATACCAGATA
AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
3
GATACCAGATACCAGATACCAGATACCAGATACCAGATACCAGATACCAGATACCAGATA
GATACTAGATACTAGATACTAGATACTAAAGGAAAGGGAAAAGGGGAAAAAGGGGGAAAA
GATACCAGATACCAGATACCAGATACCAAAGGAAAGGGAAAAGGGGAAAAAGGGGGAAAA
3
CATCATCATCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC
ACATCATCATAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
AACATCATCATTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT
样例输出
no significant commonalities
AGATAC
CATCATCAT

解题方案：
我们先看子问题：
1）求两个字符串的所有公共子串？ 使用方案是动态规划建表，然后查找表收集所有的公共字符串
2）对字符串集合排序？ 使用的是 STL 中的 stable_sort  函数（参数1，参数2）
3）对两个有序集合求交集？ 使用的是归并思想求交集
然后我们在考虑我们的大问题
对一组数据 ，使其随意两两组合求一组所有公共子串，如果字符串个数为奇数，则最后一个字符串和其他任意一个字符串组合
对每一组所有公共子串排序
对全部组所有公共子串进行任意两两组合求交集，如果公共子串组数为奇数，方法同上
迭代上一步，直至求出所有组的公共子串组，然后找出最长的一个即可（如果存在多个，则输出第一个即可，此时已是排好序的）

实验数据
3
2
GATACCAGATACCAGATACCAGATACCAGATACCAGATACCAGATACCAGATACCAGATA
AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
3
GATACCAGATACCAGATACCAGATACCAGATACCAGATACCAGATACCAGATACCAGATA
GATACTAGATACTAGATACTAGATACTAAAGGAAAGGGAAAAGGGGAAAAAGGGGGAAAA
GATACCAGATACCAGATACCAGATACCAAAGGAAAGGGAAAAGGGGAAAAAGGGGGAAAA
3
CATCATCATCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC
ACATCATCATAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
AACATCATCATTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT

实验结果


代码

#include <iostream>
#include <string>
#include <list>
#include <algorithm>
#include <fstream>
#include <map>
using namespace std;


int const ELEM_LENGTH = 60;
typedef list<string>* Elem;
typedef Elem*  TABLE;

// 根据动态表，建立对应长度的哈希表
void get_table(int ** data,int row,int column,TABLE & table,string a);

// 求出两个字符串的公共字串动态表
void common_substring(string a,string b,int ** &data,int &row,int &column);

// 读出所有数据，然后放在data二维数组中
void read_data();

// 主要解决方案
void main_solution(string * data,int m);

// 求交集
list<string> common_two_list(list<string> * list1,list<string> * list2);




// 求出两个字符串的公共字串动态表
void common_substring(string a,string b,int ** &data,int &row,int &column)
{
	row = a.length()+1;
	column = b.length()+1;
	data = new int *[row];
	for(int i=0;i<row;i++)
	{
		data[i] = new int[column];
	}
	for(int i=0;i<row;i++)
	{
		data[i][0] = 0;
	}
	for(int i=0;i<column;i++)
	{
		data[0][i] = 0;
	}

	for(int i =1;i<row;i++)
		for(int j=1;j<column;j++)
		{
			if ( a[i-1] == b[j-1] )
			{
				data[i][j] = data[i-1][j-1]+1;
			}
			else data[i][j] = 0;
		}


	//ofstream writer;
	//writer.open("out.txt");
	//writer<<" ";
	//for(int i=0;i<ELEM_LENGTH;i++)
	//	writer<<'\t'<<b[i];
	//writer<<endl;
	//for(int i=0;i<ELEM_LENGTH;i++)
	//{
	//	writer<<a[i];
	//	for(int j=0;j<ELEM_LENGTH;j++)
	//	{
	//		writer<<'\t'<<data[i+1][j+1];
	//	}
	//	writer<<endl;
	//}
	//writer.close();

}

// 根据动态表，建立对应长度的哈希表
void get_table(int ** data,int row,int column,TABLE & table,string a)
{
	int n;
	string str;
	table = new Elem[ELEM_LENGTH];
	for(int i=0;i<ELEM_LENGTH;i++)
		table[i] = new list<string>;
	for(int i=row-1;i>2;i--)
		for(int j=column-1;j>2;j--)
		{
			if( data[i][j] >= 3 )
			{
				n = data[i][j];

				str="";
				while( n>0 )
				{
					str = str + a[i-n] ;
					n--;
				}

				table [data[i][j]] ->push_back(str);
			}
		}

	
	for( int i = ELEM_LENGTH-1;i >= 0 ;i-- )
	{

		map<string,bool> mymap;
		for(list<string>::iterator it=table[i]->begin();it != table[i]->end(); it++ )
		{
			if( mymap.find(*it) == mymap.end() )
				mymap.insert(make_pair(*it,true));
		}
		


		if( i != ELEM_LENGTH-1 )
		{
			for( list<string>::iterator it = table[i+1]->begin();it != table[i+1]->end(); it++ )
			{
				string a = it->substr(0,it->size()-1);
				string b = it->substr(1,it->size()-1);
				if( mymap.find(a) == mymap.end() )
					mymap.insert(make_pair(a,true));
				if( mymap.find(b) == mymap.end() )
					mymap.insert(make_pair(b,true));
			}
		}
		table[i]->clear();
		for(map<string,bool>::iterator it = mymap.begin();it != mymap.end(); it++ )
			table[i]->push_back(it->first);


		stable_sort( table[i]->begin() , table[i]->end() );

	}	
}

// 读出所有数据，然后放在data二维数组中
void read_data()
{	
	string * dna;
	int n;
	int m;
	ifstream reader;
	reader.open("data.txt");
	reader>>n;
	while( n>0 )
	{
		reader>>m;
		dna = new string[m];
		for( int i=0;i<m;i++ )
			reader>>dna[i];
		n--;
 		main_solution( dna,m );
	}
	reader.close();
}

// 主要解决方案
void main_solution(string * data,int m)
{
	int ** dp_table;
	int row ;
	int column;
	int table_number = (m+1)/2;
	TABLE *table = new TABLE[table_number];
	list<string> result;
	bool exist = true;


	for( int i=0,j=0; i<m-1; i=i+2 )
	{
		common_substring( data[i],data[i+1],dp_table,row,column );
		get_table( dp_table,row,column,table[j++],data[i] );
	}

	if( m%2 == 1 )
	{
		common_substring(data[0],data[m-1],dp_table,row,column);
		get_table( dp_table,row,column,table[table_number-1],data[0] );
	}

	for( int i=ELEM_LENGTH-1;i>=2;i-- )
	{

		if(table_number > 1)
		{
			result = common_two_list( table[0][i],table[1][i]);
			int j = 2;
			while(! result.empty() && j < table_number )
			{
				result = common_two_list(&result,table[j][i]);
				j++;
			}
			if( result.empty() )
			{
				continue;
			}
			else
			{
				cout<<result.front()<<endl;
				break;
			}
		}
		else
		{
			if( table[0][ELEM_LENGTH-1]->empty() )
				cout<<"no significant commonalities"<<endl;
			else cout<<table[0][ELEM_LENGTH-1]->front()<<endl;
			break;
		}
	}

}

// 求交集
list<string> common_two_list(list<string> * list1,list<string> * list2)
{
	list<string> result;
	list<string>::iterator it1,it2;
	it1 = list1->begin();
	it2 = list2->begin();
	while( it1 != list1->end() && it2 != list2->end() )
	{
		if( it1->compare(*it2) < 0)
		{
			it1 ++ ;
		}
		else if( it1->compare(*it2) > 0)
		{
			it2 ++;
		}
		else 
		{
			result.push_back(*it1);
			it1 ++; it2++;
		}
	}

	return result;
}


int main()
{
	read_data();
	system("pause");
	return 0;
}



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