最长公共子序列实例

来源:互联网 发布:淘宝女装简介范文 编辑:程序博客网 时间:2024/04/29 10:31
 一个字符串S,去掉零个或者多个元素所剩下的子串称为S的子序列。最长公共子序列就是寻找两个给定序列的子序列,该子序列在两个序列中以相同的顺序出现,但是不必要是连续的。

    例如序列X=ABCBDAB,Y=BDCABA.序列BCA是X和Y的一个公共子序列,但是不是X和Y的最长公共子序列,子序列BCBA是X和Y的一个LCS,序列BDAB也是。

    寻找LCS的一种方法是枚举X所有的子序列,然后注意检查是否是Y的子序列,并随时记录发现的最长子序列。假设X有m个元素,则X有2^m个子序列,指数级的时间,对长序列不实际。

    使用动态规划求解这个问题,先寻找最优子结构。设X=<x1,x2,…,xm>和Y=<y1,y2,…,yn>为两个序列,LCS(X,Y)表示X和Y的一个最长公共子序列,可以看出

    如果xm=yn,则LCS ( X,Y ) = xm + LCS ( Xm-1,Yn-1 )。
    如果xm!=yn,则LCS( X,Y )= max{ LCS ( Xm-1, Y ), LCS ( X, Yn-1 ) }

    LCS问题也具有重叠子问题性质:为找出X和Y的一个LCS,可能需要找X和Yn-1的一个LCS以及Xm-1和Y的一个LCS.但这两个子问题都包含着找Xm-1和Yn-1的一个LCS,等等。

    DP最终处理的还是数值(极值做最优解),找到了最优值,就找到了最优方案;为了找到最长的LCS,我们定义dp[i][j]记录序列LCS的长度,合法状态的初始值为当序列X的长度为0或Y的长度为0,公共子序列LCS长度为0,即dp[i][j]=0,所以用i和j分别表示序列X的长度和序列Y的长度,状态转移方程为

    dp[i][j] = 0  如果i=0或j=0
    dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + 1  如果X[i-1] = Y[i-1]
    dp[i][j] = max{ dp[i-1][j], dp[i][j-1] }  如果X[i-1] != Y[i-1]

    求出了最长公共子序列的长度后,输出LCS就是输出dp的最优方案了,这在01背包中已经讲过,既可以用一个额外的矩阵存储路径,也可以直接根据状态转移矩阵倒推最优方案。代码如下:
    [cpp]
    #include <iostream>
    using namespace std;
    /* LCS
    * 设序列长度都不超过20
    */
    int dp[21][21]; /* 存储LCS长度, 下标i,j表示序列X,Y长度 */
    char X[21];
    char Y[21];
    int i, j;
    void main()
    {
    cin.getline(X,20);
    cin.getline(Y,20);
    int xlen = strlen(X);
    int ylen = strlen(Y);
    /* dp[0-xlen][0] & dp[0][0-ylen] 都已初始化0 */