UVA 10635 - Prince and Princess LCS转化为LIS

本文介绍了一种将最长公共子序列(LCS)问题转化为最长递增子序列(LIS)问题的有效解法,并通过重新编号和删除无关元素的方式降低时间复杂度至O(n log n)。
http://uva.onlinejudge.org/index.php?option=com_onlinejudge&Itemid=8&page=show_problem&problem=1576

题目大意:

有两串长度分别为p+1和q+1的序列,每个序列中的各个元素互不相同,且都是1~n*n之间的整数,两个序列的第一个元素是1,求A和B的最长公共子序列长度。

思路:

求LCS的经典解法时间复杂度为O(P*Q),而p和q可能为250*250=62500.

因为A序列中的所有元素均不相同,所以可以把A中的元素重新编号为1~P+1,如样例中A={1,7,5,4,8,3,9,},B={1,4,3,5,6,2,8,9},因此A重新编号为{1,2,3,4,5,6,7,},B编号为{1,4,6,3,0,0,5,7}(0表示在A中没出现过,可以直接删掉,因为LCS肯定没有)这样新的A和B的LCS其实就是新的B的LIS,LIS可以在O(nlongn)解决。

#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
using namespace std;
const int MAXN=250*250+10;
const int INF=9999999;
int b[MAXN],n,p,q;
int g[MAXN],id[MAXN],x[MAXN];//g[i]:ICS为i时候的最小下标,x[i]:lis值
int main()
{
	int T,kase=1;
	scanf("%d",&T);
	while(T--)
	{
		int temp,len=0;
		scanf("%d%d%d",&n,&p,&q);
		memset(id,0,sizeof(id));
		for(int i=1;i<=p+1;i++)
		{
			scanf("%d",&temp);
			id[temp]=i;
		}
		for(int i=0;i<q+1;i++)
		{
			scanf("%d",&temp);
			if(id[temp])
				b[len++]=id[temp];
		}
		//for(int i=0;i<len;i++)
		//	printf("%d ",b[i]);
		//printf("\n");

		for(int i=0;i<=len;i++)
			g[i]=INF;
		int ans=0;
		for(int i=0;i<len;i++)
		{
			int k=lower_bound(g+1,g+len+1,b[i])-g;
			x[i]=k;
			g[k]=b[i];
			ans=max(ans,x[i]);
		}
		printf("Case %d: %d\n",kase++,ans);

	}
	return 0;
}


LCSLIS 的核心思想是:**将两个序列的最长公共子序列问题转化为一个序列的最长递增子序列问题**。但这种转换并不是在所有情况下都适用,它有**严格的前提条件**。 --- ## ✅ LCSLIS 的前提条件: ### **条件 1:其中一个序列元素1 到 n 的排列(即所有元素互不重复,覆盖 1~n)** 也就是说,**该序列每个数从 1 到 n 各出现一次**。 通常我们选择这个序列作为 `b` 序列,然后: - 将 `b` 中每个元素的位置记录下来 - 把 `a` 中的元素转换为它们在 `b` 中的位置 - 然后对这个新序列LIS,其长度就是 LCS长度 --- ## ✅ 举例说明: ### 给定: ``` a = [1, 7, 3, 5, 9, 4, 8] b = [1, 3, 5, 4, 8, 6, 7] ``` - `b` 是 1~7 的排列(所有元素唯一) - 我们记录每个元素在 `b` 中的位置: ``` pos[1] = 1 pos[3] = 2 pos[5] = 3 pos[4] = 4 pos[8] = 5 pos[6] = 6 pos[7] = 7 ``` - 遍历 `a`,将其中存在于 `b` 的元素替换为它们在 `b` 中的位置: ``` a -> [1, 7, 3, 5, 9, 4, 8] 替换为 -> [1, 7, 2, 3, 无效, 4, 5] 过滤无效后得到:[1, 7, 2, 3, 4, 5] ``` - 对这个新序列LIS: ``` LIS = [1, 2, 3, 4, 5] → 长度为 5 ``` → 所以 LCS长度也为 5 --- ## ✅ 条件 2:另一个序列可以有重复元素,但我们只取其在 `b` 中出现的部分 也就是说,**只要 `b` 是排列,即使 `a` 中有重复元素,也可以进行转换**。 --- ## ✅ 为什么必须是排列? 因为 LIS 要求的是**严格递增**的子序列。 如果我们把 `a` 中的元素映射为它们在 `b` 中的位置,那么: - 只有当这些位置是唯一的、递增的,才能保证对应的是 `b` 中的公共子序列 - 如果 `b` 中有重复元素,那么一个元素可能对应多个位置,无法确定唯一映射,转换失败 --- ## ✅ 总结: | 前提条件 | 说明 | |----------|------| | `b` 必须是一个排列 | 所有元素唯一,1~n | | `a` 可以有重复元素 | 但只取在 `b` 中存在的部分 | | 映射后的序列LIS | LIS长度 = LCS长度 | ---
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