動(dòng)態(tài)規(guī)劃之最長(zhǎng)公共子序列

原文在這里 http://blog.csdn.net/dq_dm/article/details/45043689

1、LCS的基本概念

子序列:一個(gè)序列X任意刪除若干個(gè)字符得到新序列Z,則Z叫做X的子序列。例如Z=是X=的子序列坚洽,相當(dāng)于刪除A缀皱、B、A轮纫。

公共子序列:給定兩個(gè)序列X和Y趁仙,如果Z既是X的子序列洪添,也是Y的子序列,我們稱(chēng)它為X和Y的公共子序列雀费。公共子序列可能不唯一干奢。例如是X=和Y=的一個(gè)公共子序列。

最長(zhǎng)公共子序列:Longest Common Subsequence盏袄,簡(jiǎn)稱(chēng)LCS忿峻。如果Z是X和Y的公共子序列,且是最長(zhǎng)的那個(gè)辕羽,則稱(chēng)Z是X和Y的最長(zhǎng)公共子序列逛尚。例如是X=和Y=的一個(gè)最長(zhǎng)公共子序列,也是刁愿。它也可能不唯一绰寞。

:(1)為了簡(jiǎn)便,上面我們討論的都是兩個(gè)序列的公共子序列铣口,當(dāng)然滤钱,也可以是3個(gè)、4個(gè)等等枷踏。(2)它和最長(zhǎng)公共子串是有區(qū)別的菩暗,最長(zhǎng)公共子串要求連續(xù)。

2旭蠕、LCS的意義和應(yīng)用

求兩個(gè)序列中最長(zhǎng)的公共子序列算法,廣泛的應(yīng)用在圖形相似處理旷坦、媒體流的相似比較掏熬、計(jì)算生物學(xué)方面。生物學(xué)家常常利用該算法進(jìn)行基因序列比對(duì)秒梅,由此推測(cè)序列的結(jié)構(gòu)旗芬、功能和演化過(guò)程。

LCS可以描述兩段文字之間的“相似度”捆蜀,即它們的雷同程度疮丛,從而能夠用來(lái)辨別抄襲幔嫂。另一方面,對(duì)一段文字進(jìn)行修改之后誊薄,計(jì)算改動(dòng)前后文字的最長(zhǎng)公共子序列履恩,將除此子序列外的部分提取出來(lái),這種方法判斷修改的部分呢蔫,往往十分準(zhǔn)確切心。簡(jiǎn)而言之,百度知道片吊、百度百科都用得上绽昏。

3、暴力求解:窮舉法

1)假定序列X俏脊,Y的長(zhǎng)度分別為m全谤,n;

2)X的一個(gè)子序列即下標(biāo)序列{1, 2, …, m}的嚴(yán)格遞增子序列爷贫,因此啼县,X共有2m個(gè)不同子序列;同理沸久,Y有2n個(gè)不同子序列季眷,從而窮舉搜索法需要指數(shù)時(shí)間O(2m .2n);

3)對(duì)X的每一個(gè)子序列卷胯,檢查它是否也是Y的子序列子刮,從而確定它是否為X和Y的公共子序列,并且在檢查過(guò)程中選出最長(zhǎng)的公共子序列窑睁;

顯然挺峡,不可取。

4担钮、LCS的最優(yōu)子結(jié)構(gòu)

在這里先說(shuō)些前綴的概念橱赠,給定一個(gè)序列X=,對(duì)i=0,1,…,m箫津,定義X的第i前綴為Xi=狭姨。例如,若X=苏遥,則X4=饼拍,X0為空串。

令X=和Y=為兩個(gè)序列田炭,Z=為X和Y的任意LCS师抄。

1)如果xm=yn,則zk=xm=yn且Zk-1是Xm-1和Yn-1的一個(gè)LCS教硫。也就是

例如:

2)如果xm≠yn叨吮,那么zk≠xm意味著Z是xm-1和Y的一個(gè)LCS辆布。

也就是,LCS(Xm,Yn)=LCS(Xm-1,Yn)茶鉴。

3)如果xm≠yn锋玲,那么zk≠yn意味著Z是X和Yn-1的一個(gè)LCS。也就是蛤铜,LCS(Xm,Yn)=LCS(Xm,Yn-1)嫩絮。

例如:

5、LCS的分析總結(jié)

顯然围肥,是動(dòng)態(tài)規(guī)劃問(wèn)題剿干。

6、偽代碼

引進(jìn)一個(gè)二維數(shù)組c[0..m,0..n]穆刻,用c[i,j]記錄序列Xi與Yj的LCS的長(zhǎng)度置尔。

引進(jìn)一個(gè)二維數(shù)組b[1..m,1..n],b[i,j]標(biāo)記c[i,j]是由哪一個(gè)子問(wèn)題的解求得的氢伟,以決定搜索的方向榜轿。即c[i,j]是由c[i-1,j-1]+1或者c[i-1,j]或者c[i,j-1]的哪一個(gè)得到的。取值范圍為L(zhǎng)eftTop朵锣、Top谬盐、Left三種情況。

舉例

X=< A诚些,B飞傀,C,B诬烹,D砸烦,A,B >绞吁,Y=< B幢痘,D,C家破,A颜说,B,A >

1)第一行员舵、第一列都為0脑沿;

2)按行主次序計(jì)算表項(xiàng)。

3)第i行和第j列的方格包含了c[i,j]的值和b[i-1,j]記錄的箭頭马僻;

4)右下角的項(xiàng)c[7,6]中的4即為X和Y的一個(gè)LCS的長(zhǎng)度;

5)為了構(gòu)造LCS的元素注服,從右下角開(kāi)始沿著b[i,j]的箭頭前進(jìn)即可韭邓,如圖中陰影方格序列措近。陰影序列中每個(gè)“? ”對(duì)應(yīng)的表項(xiàng)表示xi=yj是LCS的一個(gè)元素。此時(shí)得到的是BCBA女淑,逆序輸出瞭郑,即LCS是。

6.1 計(jì)算LCS的長(zhǎng)度

過(guò)程的運(yùn)行時(shí)間為O(mn)鸭你,因?yàn)槊總€(gè)表項(xiàng)的計(jì)算時(shí)間為O(1)屈张。

6.2 構(gòu)造LCS

開(kāi)始的i、j分別是X和Y的長(zhǎng)度袱巨。

過(guò)程的運(yùn)行時(shí)間為O(m+n)阁谆,因?yàn)槊看芜f歸調(diào)用i和j至少有一個(gè)會(huì)減少1。


java代碼實(shí)現(xiàn)

public class algorithm {

public static void main(String[] args) {

char[] X = "BDCABA".toCharArray();

char[] Y = "ABCBDAB".toCharArray();

lcs(X, Y);

}

public static void lcs(char[] X,char[] Y){//求最長(zhǎng)公共子序列長(zhǎng)度

int m = X.length,n = Y.length;

int[][] c = new int[m + 1][n + 1];

int[][] b = new int[m + 1][n + 1];

for (int i = 0;i <= m;i++)

c[i][0] = 0;

for (int j = 0;j <= n;j++)

c[0][j] = 0;

for (int i = 1;i <= m;i++){

for (int j = 1;j <= n;j++){

if (X[i - 1] == Y[j - 1]){

c[i][j] = c[i - 1][j - 1] + 1;

b[i][j] = 7;

}else if (c[i - 1][j] >= c[i][j -1]){

c[i][j] = c[i - 1][j];

b[i][j] = 8;

}else{

c[i][j] = c[i][j - 1];

b[i][j] = 4;

}

}

}

System.out.println("最長(zhǎng)公共子序列的長(zhǎng)度為:" + c[m][n]);

System.out.println("其中的一個(gè)最長(zhǎng)公共子序列為:");

lcs_list(b, X, m, n);

}

public static void lcs_list(int[][] b,char[] X,int m,int n){//求最長(zhǎng)公共子序列

int i = m,j = n;

if (i == 0 || j == 0)

return ;

if (b[i][j] == 7){

lcs_list(b, X, i - 1, j - 1);

System.out.print(X[i - 1]);

}else if (b[i][j] == 8){

lcs_list(b, X, i - 1, j);

}else{

lcs_list(b, X, i, j - 1);

}

}

}

最后編輯于
?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請(qǐng)聯(lián)系作者
  • 序言:七十年代末愉老,一起剝皮案震驚了整個(gè)濱河市场绿,隨后出現(xiàn)的幾起案子,更是在濱河造成了極大的恐慌嫉入,老刑警劉巖焰盗,帶你破解...
    沈念sama閱讀 211,123評(píng)論 6 490
  • 序言:濱河連續(xù)發(fā)生了三起死亡事件,死亡現(xiàn)場(chǎng)離奇詭異咒林,居然都是意外死亡熬拒,警方通過(guò)查閱死者的電腦和手機(jī),發(fā)現(xiàn)死者居然都...
    沈念sama閱讀 90,031評(píng)論 2 384
  • 文/潘曉璐 我一進(jìn)店門(mén)垫竞,熙熙樓的掌柜王于貴愁眉苦臉地迎上來(lái)澎粟,“玉大人,你說(shuō)我怎么就攤上這事件甥“埔椋” “怎么了?”我有些...
    開(kāi)封第一講書(shū)人閱讀 156,723評(píng)論 0 345
  • 文/不壞的土叔 我叫張陵引有,是天一觀的道長(zhǎng)瓣颅。 經(jīng)常有香客問(wèn)我,道長(zhǎng)譬正,這世上最難降的妖魔是什么宫补? 我笑而不...
    開(kāi)封第一講書(shū)人閱讀 56,357評(píng)論 1 283
  • 正文 為了忘掉前任,我火速辦了婚禮曾我,結(jié)果婚禮上粉怕,老公的妹妹穿的比我還像新娘。我一直安慰自己抒巢,他們只是感情好贫贝,可當(dāng)我...
    茶點(diǎn)故事閱讀 65,412評(píng)論 5 384
  • 文/花漫 我一把揭開(kāi)白布。 她就那樣靜靜地躺著,像睡著了一般稚晚。 火紅的嫁衣襯著肌膚如雪崇堵。 梳的紋絲不亂的頭發(fā)上,一...
    開(kāi)封第一講書(shū)人閱讀 49,760評(píng)論 1 289
  • 那天客燕,我揣著相機(jī)與錄音鸳劳,去河邊找鬼。 笑死也搓,一個(gè)胖子當(dāng)著我的面吹牛赏廓,可吹牛的內(nèi)容都是我干的。 我是一名探鬼主播傍妒,決...
    沈念sama閱讀 38,904評(píng)論 3 405
  • 文/蒼蘭香墨 我猛地睜開(kāi)眼幔摸,長(zhǎng)吁一口氣:“原來(lái)是場(chǎng)噩夢(mèng)啊……” “哼!你這毒婦竟也來(lái)了拍顷?” 一聲冷哼從身側(cè)響起抚太,我...
    開(kāi)封第一講書(shū)人閱讀 37,672評(píng)論 0 266
  • 序言:老撾萬(wàn)榮一對(duì)情侶失蹤,失蹤者是張志新(化名)和其女友劉穎昔案,沒(méi)想到半個(gè)月后尿贫,有當(dāng)?shù)厝嗽跇?shù)林里發(fā)現(xiàn)了一具尸體,經(jīng)...
    沈念sama閱讀 44,118評(píng)論 1 303
  • 正文 獨(dú)居荒郊野嶺守林人離奇死亡踏揣,尸身上長(zhǎng)有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛 以下內(nèi)容為張勛視角 年9月15日...
    茶點(diǎn)故事閱讀 36,456評(píng)論 2 325
  • 正文 我和宋清朗相戀三年庆亡,在試婚紗的時(shí)候發(fā)現(xiàn)自己被綠了。 大學(xué)時(shí)的朋友給我發(fā)了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片捞稿。...
    茶點(diǎn)故事閱讀 38,599評(píng)論 1 340
  • 序言:一個(gè)原本活蹦亂跳的男人離奇死亡又谋,死狀恐怖,靈堂內(nèi)的尸體忽然破棺而出娱局,到底是詐尸還是另有隱情彰亥,我是刑警寧澤,帶...
    沈念sama閱讀 34,264評(píng)論 4 328
  • 正文 年R本政府宣布衰齐,位于F島的核電站任斋,受9級(jí)特大地震影響,放射性物質(zhì)發(fā)生泄漏耻涛。R本人自食惡果不足惜废酷,卻給世界環(huán)境...
    茶點(diǎn)故事閱讀 39,857評(píng)論 3 312
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望抹缕。 院中可真熱鬧澈蟆,春花似錦、人聲如沸卓研。這莊子的主人今日做“春日...
    開(kāi)封第一講書(shū)人閱讀 30,731評(píng)論 0 21
  • 文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽(yáng)。三九已至哮幢,卻和暖如春带膀,著一層夾襖步出監(jiān)牢的瞬間志珍,已是汗流浹背橙垢。 一陣腳步聲響...
    開(kāi)封第一講書(shū)人閱讀 31,956評(píng)論 1 264
  • 我被黑心中介騙來(lái)泰國(guó)打工, 沒(méi)想到剛下飛機(jī)就差點(diǎn)兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留伦糯,地道東北人柜某。 一個(gè)月前我還...
    沈念sama閱讀 46,286評(píng)論 2 360
  • 正文 我出身青樓,卻偏偏與公主長(zhǎng)得像敛纲,于是被迫代替她去往敵國(guó)和親喂击。 傳聞我的和親對(duì)象是個(gè)殘疾皇子,可洞房花燭夜當(dāng)晚...
    茶點(diǎn)故事閱讀 43,465評(píng)論 2 348

推薦閱讀更多精彩內(nèi)容