最長(zhǎng)公共子序列(LCS)問(wèn)題

LCS問(wèn)題的解決思路

窮舉法

解最長(zhǎng)公共子序列問(wèn)題時(shí)最容易想到的算法是窮舉搜索法,即對(duì)X的每一個(gè)子序列妓羊,檢查它是否也是Y的子序列顶岸,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)的公共子序列蝴簇。X和Y的所有子序列都檢查過(guò)后即可求出X和Y的最長(zhǎng)公共子序列。X的一個(gè)子序列相應(yīng)于下標(biāo)序列{1, 2, …, m}的一個(gè)子序列匆帚,因此熬词,X共有2m個(gè)不同子序列(Y亦如此,如為2^n)吸重,從而窮舉搜索法需要指數(shù)時(shí)間(2^m * 2^n)互拾。

動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法

??? 事實(shí)上,最長(zhǎng)公共子序列問(wèn)題也有最優(yōu)子結(jié)構(gòu)性質(zhì)晤锹。

記:

Xi=﹤x1摩幔,?,xi﹥即X序列的前i個(gè)字符 (1≤i≤m)(前綴)

Yj=﹤y1鞭铆,?或衡,yj﹥即Y序列的前j個(gè)字符 (1≤j≤n)(前綴)

假定Z=﹤z1,?车遂,zk﹥∈LCS(X , Y)封断。

xm=yn(最后一個(gè)字符相同),則不難用反證法證明:該字符必是X與Y的任一最長(zhǎng)公共子序列Z(設(shè)長(zhǎng)度為k)的最后一個(gè)字符舶担,即有zk = xm = yn 且顯然有Zk-1∈LCS(Xm-1 , Yn-1)即Z的前綴Zk-1是Xm-1與Yn-1的最長(zhǎng)公共子序列坡疼。此時(shí),問(wèn)題化歸成求Xm-1與Yn-1的LCS(LCS(X , Y)的長(zhǎng)度等于LCS(Xm-1 , Yn-1)的長(zhǎng)度加1)衣陶。

xm≠yn柄瑰,則亦不難用反證法證明:要么Z∈LCS(Xm-1, Y),要么Z∈LCS(X , Yn-1)剪况。由于zk≠xm與zk≠yn其中至少有一個(gè)必成立教沾,若zk≠xm則有Z∈LCS(Xm-1 , Y),類似的译断,若zk≠yn 則有Z∈LCS(X , Yn-1)授翻。此時(shí),問(wèn)題化歸成求Xm-1與Y的LCS及X與Yn-1的LCS。LCS(X , Y)的長(zhǎng)度為:max{LCS(Xm-1 , Y)的長(zhǎng)度, LCS(X , Yn-1)的長(zhǎng)度}堪唐。

由于上述當(dāng)xm≠yn的情況中巡语,求LCS(Xm-1 , Y)的長(zhǎng)度與LCS(X , Yn-1)的長(zhǎng)度,這兩個(gè)問(wèn)題不是相互獨(dú)立的:兩者都需要求LCS(Xm-1淮菠,Yn-1)的長(zhǎng)度男公。另外兩個(gè)序列的LCS中包含了兩個(gè)序列的前綴的LCS,故問(wèn)題具有最優(yōu)子結(jié)構(gòu)性質(zhì)考慮用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法兜材。

也就是說(shuō)理澎,解決這個(gè)LCS問(wèn)題,你要求三個(gè)方面的東西:1曙寡、LCS(Xm-1,Yn-1)+1寇荧;2举庶、LCS(Xm-1,Y)揩抡,LCS(X户侥,Yn-1);3峦嗤、max{LCS(Xm-1蕊唐,Y),LCS(X烁设,Yn-1)}替梨。

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