动态规划之子序列问题总结
迪丽瓦拉
2024-06-03 12:29:02
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一、子序列(不连续)

  1. 最长上升子序列

经典问题

int lengthOfLIS(int* nums, int numsSize){//1.dp[i]表示遍历到nums[i]时,最长递增子序列的长度//2.递推式://if(nums[j]

2. 最长公共子序列

经典问题

int longestCommonSubsequence(char * text1, char * text2){//1.dp[i][j]表示text1[0...i]与text2[0...j]的最长公共子序列的长度//2.递推式://if(text1[i]==text2[j]) dp[i][j]=dp[i-1][j-1]+1;//else dp[i][j]=fmax(dp[i-1][j],dp[i][j-1]);//3.dp数组初始化://dp[i][0]=dp[0][j]=0;int len1=strlen(text1);int len2=strlen(text2);int dp[len1+1][len2+1];for(int i=0;i<=len1;i++) dp[i][0]=0;for(int j=0;j<=len2;j++) dp[0][j]=0;for(int i=1;i<=len1;i++){for(int j=1;j<=len2;j++){if(text1[i-1]==text2[j-1])dp[i][j]=dp[i-1][j-1]+1;else dp[i][j]=fmax(dp[i-1][j],dp[i][j-1]);}}return dp[len1][len2];
}

3.不相交的线

该问题=求最长公共子序列(数组版本)

int maxUncrossedLines(int* nums1, int nums1Size, int* nums2, int nums2Size){int dp[nums1Size+1][nums2Size+1];for(int i=0;i<=nums1Size;i++) dp[i][0]=0;for(int j=0;j<=nums2Size;j++) dp[0][j]=0;for(int i=1;i<=nums1Size;i++){for(int j=1;j<=nums2Size;j++){if(nums1[i-1]==nums2[j-1])dp[i][j]=dp[i-1][j-1]+1;elsedp[i][j]=fmax(dp[i-1][j],dp[i][j-1]);}}return dp[nums1Size][nums2Size];
}

二、子序列(连续)

  1. 最长连续递增序列

与最长上升子序列相比,多了“连续”这个条件,故只需要比较相邻元素大小即可,不相等dp置为1

int findLengthOfLCIS(int* nums, int numsSize){//1.dp[i]表示遍历到nums[i]时,最长连续递增子序列的长度//2.递推式://if(nums[i]>nums[i-1]) dp[i]=dp[i-1]+1;//3.dp数组初始化://dp[i]=1;int dp[numsSize];for(int i=0;inums[i-1])dp[i]=dp[i-1]+1;ans=fmax(ans,dp[i]);}return ans;
}
  1. 最长重复子数组

与最长公共子序列相比,多了“连续”这个条件,不相等dp置为0

int findLength(int* nums1, int nums1Size, int* nums2, int nums2Size){int dp[nums1Size+1][nums2Size+1];for(int i=0;i<=nums1Size;i++) dp[i][0]=0;for(int j=0;j<=nums2Size;j++) dp[0][j]=0;int ans=0;for(int i=1;i<=nums1Size;i++){for(int j=1;j<=nums2Size;j++){if(nums1[i-1]==nums2[j-1])dp[i][j]=dp[i-1][j-1]+1;elsedp[i][j]=0;ans=fmax(ans,dp[i][j]);}}return ans;
}
  1. 最大子序和

很简单,i-1到i时,dp[i]选择dp[i-1]或者不选择

int maxSubArray(int* nums, int numsSize){//1.dp[i]表示nums[0...i]中最大子数组和//2.递推式://dp[i]=fmax(dp[i-1]+nums[i],nums[i]);//3.dp数组初始化://dp[0]=nums[0];int dp[numsSize];dp[0]=nums[0];int ans=dp[0];for(int i=1;i

三、编辑距离

  1. 判断子序列

这题虽然用暴力法设置两个指针遍历更简单,但是为了训练编辑距离题型的思想,建议从动态规划入手

bool isSubsequence(char * s, char * t){//1.dp[i][j]表示遍历到s[i]和t[j]时,两数组的最长公共子序列长度//2.递推式://if(s[i-1]==t[j-1]) dp[i][j]=dp[i-1]+dp[i-1]+1;//else dp[i][j]=fmax(dp[i-1][j],dp[i][j-1]);//3.dp数组初始化://dp[i][0]=dp[0][j]=0;int m=strlen(s),n=strlen(t);int dp[m+1][n+1];for(int i=0;i<=m;i++) dp[i][0]=0;for(int j=0;j<=n;j++) dp[0][j]=0;for(int i=1;i<=m;i++){for(int j=1;j<=n;j++){if(s[i-1]==t[j-1])dp[i][j]=dp[i-1][j-1]+1;elsedp[i][j]=dp[i][j-1];}}if(dp[m][n]==m) return true;else return false;
}
  1. 两个字符串的删除操作

这一题理解起来有点吃力,但是好在后面两题都要用,熟能生巧

int minDistance(char * word1, char * word2){//1.dp数组的含义://dp[i][j]:以i-1为结尾的字符串word1,和以j-1位结尾的字符串word2,//想要达到相等,所需要删除元素的最少次数//2.递推式://若word1[i-1]==word2[j-1]://      无需进行删除操作,即删除次数无变化,dp[i][j]=dp[i-1][j-1];//若word1[i-1]!=word2[j-1]://      若删除word1[i-1],问题就变成了dp[i-1][j]基础上加了一次删除操作,dp[i][j]=dp[i-1][j]+1;//      若删除word2[j-1],问题就变成了dp[i][j-1]基础上加了一次删除操作,dp[i][j]=dp[i][j-1]+1;//    综上,dp[i][j]=fmin(dp[i - 1][j] + 1, dp[i][j - 1] + 1);//3.dp数组初始化://dp[i][0]=i,dp[0][j]=j;int m=strlen(word1),n=strlen(word2);int dp[m+1][n+1];for(int i=0;i<=m;i++) dp[i][0]=i;for(int j=1;j<=n;j++) dp[0][j]=j;for(int i=1;i<=m;i++){for(int j=1;j<=n;j++){if(word1[i-1]==word2[j-1])dp[i][j]=dp[i-1][j-1];elsedp[i][j]=fmin(dp[i-1][j]+1,dp[i][j-1]+1);}}return dp[m][n];
}
  1. 不同的子序列

上题是问删除多少次能使得两字符串相等,这题是问有多少种删除组合能使得两字符串相等,而且这一题只有s这一个字符串需要删除

int numDistinct(char * s, char * t){//这题也可以这样问:s最多有多少种删除方法,可以使得s==t//1.dp数组的含义://dp[i][j]:以i-1为结尾的字符串s,和以j-1位结尾的字符串t,//想要达到相等,s的最多删除组合//2.递推式://若s[i-1]==t[j-1]://      s不删,保证s[i-1]和t[j-1]匹配,dp[i][j]=dp[i-1][j-1]];//      s也能删,反正s后面多的是有可能和t[j-1]匹配的选手,dp[i][j]=dp[i-1][j];//若s[i-1]!=t[j-1]://      s必须删,否则从s[i-1]和t[j-1]开始s和t就不匹配了,dp[i][j]=dp[i-1][j];//3.dp数组初始化://dp[i][0]=1;dp[0][j]=0;int m=strlen(s),n=strlen(t);unsigned long long dp[m+1][n+1];for(int i=0;i<=m;i++) dp[i][0]=1;for(int j=1;j<=n;j++) dp[0][j]=0;for(int i=1;i<=m;i++){for(int j=1;j<=n;j++){if(s[i-1]==t[j-1])dp[i][j]=dp[i-1][j-1]+dp[i-1][j];elsedp[i][j]=dp[i-1][j];}}return dp[m][n];
}
  1. 编辑距离

BOSS降临,但其实只要掌握了第2题,这一题也就多了个替换操作

int minDistance(char * word1, char * word2){//这题是编辑距离问题的大BOSS,同时也是最适合背的,见过的秒杀,没见过的干瞪眼//1.dp[i][j]表示word1的0~i-1部分转换成word2的0~j-1部分所使用的最少操作数//2.递推式://if(word1[i-1]==word2[j-1])-----------等于,无需编辑//    dp[i][j]=dp[i-1][j-1];//else{//    dp=min(//      dp[i-1][j]+1,------------------删除word1[i-1],就是在word1[0~i-2]与word2[0~j-1]基础上的操作+1//      dp[i][j-1]+1,------------------删除word2[j-1],就是在word2[0~j-2]与word1[0~i-1]基础上的操作+1//      dp[i-1][j-1]+1-----------------只需要一次替换操作,就能使问题变成word1[i-1]==word2[j-1]的情况//      );//}//3.dp数组初始化://dp[i][0]=i;dp[0][j]=j;int len1=strlen(word1);int len2=strlen(word2);int dp[len1+1][len2+1];for(int i=0;i<=len1;i++) dp[i][0]=i;for(int j=1;j<=len2;j++) dp[0][j]=j;for(int i=1;i<=len1;i++){for(int j=1;j<=len2;j++){if(word1[i-1]==word2[j-1])dp[i][j]=dp[i-1][j-1];else{int temp=fmin(dp[i-1][j]+1,dp[i][j-1]+1);dp[i][j]=fmin(temp,dp[i-1][j-1]+1);}}}return dp[len1][len2];
}

四、回文

  1. 回文子串

dp[i][j]的取值依赖于dp[i+1][j-1]的取值(即外层依赖于里层)

因此在遍历顺序上也要保证从左下方到右上方,这样才能保证左下方的数据是经过计算的

int countSubstrings(char * s){//1.dp[i][j]表示区间范围[i,j]内的字符串是否为回文串//2.递推式://若s[i]!=s[j]://      显然,dp[i][j]=false;//若s[i]==s[j]://      若j-i<=1: ans++;dp[i][j]=true;//      若j-i>1且dp[i+1][j-1]==true:dp[i][j]=true;//3.dp数组初始化://dp[i][j]=false;//4.dp数组遍历顺序//dp[i][j]的取值依赖于dp[i+1][j-1],则应该从下到上、从左到右int len=strlen(s);int dp[len][len];for(int i=0;i=0;i--){for(int j=i;j
  1. 最长回文子串

还是要注意遍历顺序,dp[i][j] 依赖于 dp[i + 1][j - 1] ,dp[i + 1][j] 和 dp[i][j - 1],因此,要保证从左下方到右上方遍历,这样才能保证左下方、左方、下方的数据是经过计算的

int longestPalindromeSubseq(char * s){//1.dp[i][j]表示字符串在[i,j]范围内的最长回文子序列长度//2.递推式://if(s[i]==s[j])//    dp[i][j]=dp[i+1][j-1]+2;//else//    dp[i][j]=fmax(dp[i+1][j],dp[i][j-1]);//3.初始化://dp[i][i]=1//4.遍历顺序://从下到上、从左到右int len=strlen(s);int dp[len][len];memset(dp,0,sizeof(dp));for(int i=0;i=0;i--){for(int j=i+1;j

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