动态规划 - 求最长公共子序列

该代码实现了一个使用动态规划求解两个字符串之间的最长公共子序列(LCS)的算法。它通过二维数组存储中间状态,并根据字符是否相等决定状态转移的方向。最后,根据存储的信息回溯得到LCS的具体内容。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

    注意:区分下字串和子序列,字串是连续的,子序列是原序列任意抽出若干元素的结果。

    

    int longestCommonSubsequence(string text1, string text2) {
        //金典的动态规划题目!
        //状态定义:dp[i][j] 表示 s1[0..i-1], s2[0..j-1] 的最长 LCS; i表示s1的元素个数
        //base case:dp[0][j] = dp[i][0] = 0
        //状态转移,如何根据 dp[i-1][j-1] 求出 dp[i][j] ? 选择的关键是 s[i] ?= s[j]
        //如果新加入的两个字符 s[i] == s[j],那么 dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + 1
        //如果新加入的两个字符 s[i] != s[j],那么LCS要么包含s[i],要么包含s[j],要么都不包含:
        //dp[i][j] = max(dp[i-1][j-1], dp[i-1][j], dp[i][j-1])
        string lcs;
        if(text1.empty() || text2.empty()) return 0;
        int n1 = text1.size(), n2 = text2.size();
        vector<vector<int>> dp(n1 + 1, vector<int>(n2 + 1, 0));
        vector<vector<char>> dpC(n1 + 1, vector<char>(n2 + 1, ' ')); //求具体的LCS值
        for(int i = 1; i <= n1; ++i){
            for(int j = 1; j <= n2; ++j){
                if(text1[i-1] == text2[j-1]){
                    dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + 1;
                    dpC[i][j] = '\\'; //往左上方
                    //尝试获取具体结果
                }else{
                    dp[i][j] = max(dp[i][j-1], dp[i-1][j]);
                    //注意,根据dp的定义,因为 dp[i-1][j-1] 一定小于 dp[i-1][j], dp[i][j-1]
                    //所以这里也就不需要 dp[i-1][j-1] 参与求最大值了
                    if(dp[i][j] == dp[i][j-1]) dpC[i][j] = '-'; //往左边
                    else dpC[i][j] = '|'; //往上面
                }
            }
        }

        //调试信息
        printf("s1:%s\n", text1.c_str());
        printf("s2:%s\n", text2.c_str());

        printf("\n");
        printf("  0- ");
        int k = 0;
        for(auto c:text2){
            printf("%d%c ", ++k, c);
        }
        printf("\n"); k = 0;
        for(int i = 0; i <= n1; ++i){
            if(i == 0) printf("0- ");
            else printf("%d%c ",++k, text1[i - 1]);
            for(int j = 0; j <= n2; ++j){
                printf("%d%c  ", dp[i][j], dpC[i][j]);
            }
            printf("\n");
        }
        printf("----------------------------\n");

        //获取LCS的值,思路,遇到 '-' 往左走;遇到 '|' 往上走;遇到 '\' 打印该值
        int i = n1, j = n2;
        while(i > 0 && j > 0){
            if(dpC[i][j] == '-') --j;
            else if(dpC[i][j] == '|') --i;
            else if(dpC[i][j] == '\\'){
                lcs.push_back(text1[i - 1]);
                printf("%c %d:%d\n", text1[i - 1], i, j);
                --i; --j;
            }
        }
        printf("----------------------------\n");
        printf("s1:%s\n", text1.c_str());
        printf("s2:%s\n", text2.c_str());
        reverse(lcs.begin(), lcs.end());
        printf("lcs %d:%s\n", lcs.size(), lcs.c_str());

        return dp[n1][n2];
    }

    参考:《算法导论》

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