最长公共子序列

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算法,最长公共子序列

算法,最长公共子序列

最长公共子序列(LCS)问题(非连续子序列)的两种解法最长公共子序列也称作最长公共子串,英文缩写是LCS(Longest Common Subsequence)。

其定义是:一个序列S,如果分别是两个或多个已知序列的子序列,且是符合此条件的子序列中最长的,则称S为已知序列的最长公共子序列。

关于子序列的定义通常有两种方式,一种是对子序列没有连续的要求,其子序列的定义就是原序列中删除若干元素后得到的序列。

另一种是对子序列有连续的要求,其子序列的定义是原序列中连续出现的若干个元素组成的序列。

求解子序列是非连续的最长公共子序列问题是一个十分实用的问题,它可以描述两段文字之间的“相似度”,即它们的雷同程度,从而能够用来辨别抄袭。

本文将介绍对子序列没有连续性要求的情况下如何用计算机解决最长公共子序列问题,对子序列有连续性要求的情况下如何用计算机解决最长公共子序列问题将在后续的文章中介绍。

一、动态规划法(Dynamic Programming)最长公共子序列问题应该是属于多阶段决策问题中求最优解一类的问题,凡此类问题在编制计算机程序时应优先考虑动态规划法,如果不能用动态规划法,而且也找不到其它解决方法,还可以考虑穷举法。

对于这个问题,只要能找到描述最长公共子序列的最优子结构和最优解的堆叠方式,并且保证最优子结构中的每一次最优决策都满足“无后效性”,就可以考虑用动态规划法。

使用动态规划法的关键是对问题进行分解,按照一定的规律分解成子问题(分解后的子问题还可以再分解,这是个递归的过程),通过对子问题的定义找出最优子结构中最优决策序列(对于子问题就是最有决策序列的子序列)以及最优决策序列子序列的递推关系(当然还包括递推关系的边界值)。

如果一个给定序列的子序列是在该序列中删去若干元素后得到的序列,也就意味着子序列在原序列中的位置索引(下标)保持严格递增的顺序。

例如,序列S = <B,C,D,B>是序列K = <A,B,C,B,D,A,B>的一个子序列(非连续),序列S的元素在在K中的位置索引I = [2,3,5,7],I是一个严格递增序列。

求解两个序列的最长公共子序列的递推次序

求解两个序列的最长公共子序列的递推次序

最长公共子序列(Longest Common Subsequence, LCS)是指在两个序列中找到的最长公共非连续子序列。

求解两个序列的最长公共子序列的递推次序是一道经典的动态规划问题,本文将针对这一主题展开详细的描述和分析。

一、问题描述给定两个序列X={x1, x2, ..., xm}和Y={y1, y2, ..., yn},要求找出它们的最长公共子序列。

对于序列X={A, B, C, B, D, A, B}和Y={B, D, C, A, B, A},它们的最长公共子序列是{B, C, A, B},长度为4。

二、递推关系在动态规划的思想下,我们可以通过构造一个二维数组来解决这个问题。

假设L[i][j]表示序列X的前i个元素和序列Y的前j个元素的最长公共子序列的长度,那么L[i][j]的递推关系可以表示为:1. 当i=0或j=0时,L[i][j]=0;2. 当xi=yj时,L[i][j]=L[i-1][j-1]+1;3. 当xi≠yj时,L[i][j]=max{L[i-1][j], L[i][j-1]}。

三、动态规划的实现在实际编程中,我们可以使用一个二维数组来存储L[i][j]的值。

我们需要初始化L[0][j]和L[i][0]为0;根据上述递推关系,使用一个双重循环来填充数组L,最终得到L[m][n]的值,即序列X和Y的最长公共子序列的长度。

四、回溯求解最长公共子序列在获得了二维数组L之后,我们可以通过回溯的方法来求解最长公共子序列的具体内容。

从L[m][n]开始,我们可以根据递推关系,逆向推导出最长公共子序列的元素,直到回溯到L[0][0]为止。

这样就可以得到最长公共子序列的具体内容。

五、优化在实际应用中,为了提高动态规划的效率,可以对上述算法进行优化。

例如使用滚动数组来降低空间复杂度,或者采用其他策略来减少不必要的计算。

六、总结本文针对求解两个序列的最长公共子序列的递推次序进行了详细的分析和描述。

最长公共子串和最长公共子序列的异同点

最长公共子串和最长公共子序列的异同点

最长公共子串和最长公共子序列的异同点说到最长公共子串和最长公共子序列,哎呀,这两者看似是同一类东西,实际上可有点儿不一样哦!说白了,二者的区别就像是“忍者”和“武士”一样,看着都很帅,但操作方式可完全不同。

首先呢,最简单的解释就是“公共子串”就是俩串里相同并且连续的部分,而“公共子序列”就更宽松一点,指的只是它们之间相同的部分,不要求是连续的。

所以说,虽然它们的名字听起来都像是一对亲兄弟,但实际上还是有各自独立的特点。

要是用更生动点儿的例子来讲,想象一下你跟朋友去吃自助餐。

你俩要抢的最珍贵的食物就是“公共部分”——你们俩都喜欢的那个菜。

对于“公共子串”,就像你们俩都喜欢的鱼丸,它们在盘子里是连在一起的,顺序很重要。

你们只能一起夹到一整盘,顺序没有错乱。

可是对于“公共子序列”,就不一样了。

你们俩吃鱼丸时,不管是先吃到鱼丸还是先吃到汤,反正只要你们两个人都吃到了鱼丸,就能算是一种公共子序列。

所以说,子串要求得更严格,必须是连续的,而子序列就灵活很多。

然后,再说说这俩的应用,嘿嘿,很多时候这俩概念是经常用到的,尤其是在字符串匹配、文本搜索那块,像你在用搜索引擎找东西的时候,系统就是通过比较字符串中的子串来提高效率。

而最长公共子序列的应用就比较常见了,比如说在DNA序列分析、图像处理这些领域,你需要找出两个序列中的最大公共部分,那时候用的就是最长公共子序列。

而说到实际操作的区别啊,你会发现,最长公共子串通常需要更多的内存,因为它要求字符串的部分必须是连续的嘛。

所以当你在解决实际问题时,计算机会为了保证每一部分都是紧密连接的,做出一些复杂的内存处理。

相对而言,最长公共子序列的内存消耗就要小得多,它允许你跳着匹配,只要有相同的部分就行,灵活性高,计算机处理起来也更轻松。

所以有时候你在编程的时候可能会遇到:啊,我就想找一个最长公共子串,这计算起来好像有点儿费劲;然后你一琢磨,哦,其实我可以换个思路,用最长公共子序列,反而省事多了。

最长公共子序列矩阵

最长公共子序列矩阵

最长公共子序列矩阵1.引言概述部分的内容如下:1.1 概述最长公共子序列(Longest Common Subsequence,简称LCS)是一种常见的字符串处理问题。

它是指在两个或多个序列中找出最长的子序列,要求这个子序列在所有序列中保持相对顺序一致,但不要求连续。

最长公共子序列问题在生物信息学、文本相似度匹配、版本控制等领域得到广泛应用。

本文将探讨一种新颖的解决方案,即最长公共子序列矩阵。

最长公共子序列矩阵是一种将最长公共子序列问题转化为矩阵形式的解决方法。

通过构建一个二维矩阵,我们可以将两个序列的比较转化为矩阵元素的计算和更新。

这种方法不仅能够有效地解决最长公共子序列问题,还能够为其他相关问题提供便利的解决思路。

本文的结构如下:首先,我们将在第2节介绍最长公共子序列的定义和意义。

我们将详细解释什么是最长公共子序列,以及它在实际应用中的重要性和应用场景。

接着,在第3节中,我们将介绍最长公共子序列问题的几种解法。

我们将分析每种解法的优缺点,并比较它们的时间复杂度和空间复杂度。

最后,在第4节中,我们将总结最长公共子序列矩阵的应用。

我们将回顾文章中的主要内容,讨论最长公共子序列矩阵在实际问题中的应用情况,并展望它在未来研究中的潜在发展方向。

通过本文的阅读,读者将对最长公共子序列问题有更深入的理解,并对最长公共子序列矩阵有一定的认识。

希望本文能够为读者在相关领域的研究和实践中提供有价值的参考和启发。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以写成以下形式:1.2 文章结构本文将按照如下结构进行阐述最长公共子序列矩阵的定义、意义和问题的解法:第二章将详细介绍最长公共子序列的定义和意义。

首先,我们将解释什么是最长公共子序列以及它在实际问题中的应用。

其次,我们将探讨最长公共子序列问题的背后原理,以及它解决的具体问题和挑战。

第三章将介绍最长公共子序列问题的解法。

我们将介绍几种常用的算法和技巧,包括动态规划、回溯法和优化算法等。

最长公共子序列 空间复杂度优化

最长公共子序列 空间复杂度优化

最长公共子序列(LCS)是一种经典的字符串算法,用于找到两个字符串中最长的共同子序列。

在实际应用中,LCS算法被广泛用于文本相似度比较、版本控制系统、生物信息学等领域。

在本文中,我们将探讨LCS算法的空间复杂度优化,通过深入分析和讨论,帮助你更好地理解这一优化策略。

1. LCS算法概述LCS算法是一种动态规划算法,通过填表格的方式,将两个字符串的比对过程可视化,最终找到它们的最长公共子序列。

在最简单的情况下,LCS算法的时间复杂度为O(n*m),其中n和m分别为两个字符串的长度。

但是,在实际应用中,我们通常不仅关注算法的时间复杂度,还需要考虑空间复杂度的优化。

2. 实现原理在传统的LCS算法中,我们通常使用一个二维数组来保存中间状态,以便回溯最长公共子序列。

然而,这种做法在空间上会占用较多的内存,尤其是当输入字符串较长时。

为了优化空间复杂度,我们可以采用一维数组来存储中间状态,从而减少内存的占用。

3. 空间复杂度优化具体来说,我们可以利用滚动数组的思想,只使用两个一维数组来交替保存当前行和上一行的状态。

这样做的好处是,我们可以不断地更新这两个数组,而不需要保存整个二维表格,从而减少了空间的占用。

通过这种优化策略,我们可以将空间复杂度降低到O(min(n, m)),显著减少了内存的使用。

4. 示例分析让我们通过一个简单的示例来说明空间复杂度优化的过程。

假设有两个字符串"ABCD"和"BACDB",我们希望找到它们的最长公共子序列。

在传统的LCS算法中,我们需要使用一个二维数组来保存中间状态,而在空间复杂度优化后,我们只需要使用两个一维数组来交替保存状态。

通过这种优化,我们可以用较少的内存来解决相同的问题。

5. 个人观点空间复杂度优化是算法设计中非常重要的一环,尤其在处理大规模数据时尤为重要。

通过优化空间复杂度,我们可以节省内存的使用,提高算法的效率,同时也更好地适应了现代计算机的内存限制。

最长公共子序列的最优值和最优解

最长公共子序列的最优值和最优解

最长公共子序列的最优值和最优解
最长公共子序列是指两个序列中的最长子序列,该子序列在两个序列中的所有出现位置上都是相同的。

在算法和计算机科学领域,最长公共子序列是一种经常使用的问题,通常用于比较两个字符串的相似程度。

最优值是指在所有可能的解中,最小或最大的值。

在最长公共子序列问题中,最优值通常指两个序列的最长公共子序列长度,也就是最长匹配字符串的长度。

最优解是指符合最优值的解中,最佳的一个。

在最长公共子序列问题中,最优解是指最长公共子序列本身,也就是两个序列中相同的最长子序列。

为了求解最长公共子序列,可以使用动态规划算法。

该算法先将两个序列转换为矩阵形式,然后利用矩阵中的元素来求解最长公共子序列。

最后,根据矩阵中的元素,可以得到最优值和最优解。

总之,最长公共子序列问题是一种常见的算法问题,在计算机科学和信息技术领域经常使用。

最优值和最优解是求解该问题的重要指标,可以帮助我们找到最佳匹配字符串。

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最长公共子序列

最长公共子序列
最长公共子序列(longest common subsequence,简称LCS)是在一系列序列中找到最长
公共子序列的算法,这是一种计算机科学中重要的算法,因为它可以用于文本处理、图像处理和生物信息学中的序列比较,并给定的两个序列的编辑距离。

关于LCS算法的历史,称为最早的提出者是Muntz在1971年提出的,但它后来也被Hirschberg和哈利时用来
计算机科学领域。

LCS算法是一种动态规划方法,它的关键在于它需要从底部开始着手,然后一步步的递推到上面,而不是传统的栈方式,只有从上面开始而不会有正确的结果,同时它具有极高的计算效率。

通过动态规划,我们可以用二维表dp[i] [j]来记录字符串X[0]…X[i] 与Y[0]…Y[j] 的LCS,这是该方法的最重要的步骤,每更新一次状态表dp,就可以获得一个新的解。

此外,我们可以使用空间换时间的思想来优化我们的LCS算法,通常有单行存储和单列存储两种方式,尽管这也大大降低了内存的占用,但在计算量的增加的情况下,这种方式也不是很实用。

最长公共子序列算法已经广泛应用在计算机科学,生物信息和图像处理上,它使得在序列比较或文本处理中的传统办法变得简单,更加可靠。

这种算法有着极高的计算效率,可以加快运算的速度,并使用尽可能少的内存存储状态表,这使得LCS算法在当前的应用中日益受到重视。

c 最长公共子序列

c 最长公共子序列C语言是一种广泛应用于编程领域的高级编程语言,它的灵活性和强大的功能使其成为了许多开发者的首选。

在C语言中,最长公共子序列是一种常见的问题,它在字符串处理和算法设计中具有重要的应用价值。

最长公共子序列问题是指在两个字符串中寻找一个最长的子序列,该子序列在两个字符串中都出现,且不需要连续。

例如,对于字符串"ABCD"和"ACDF"来说,它们的最长公共子序列是"ACD"。

在解决最长公共子序列问题时,通常采用动态规划的方法。

动态规划是一种解决复杂问题的有效算法,它将问题分解为更小的子问题,并利用子问题的解来求解原问题。

对于最长公共子序列问题,可以定义一个二维数组dp[i][j]来表示字符串1的前i个字符和字符串2的前j个字符的最长公共子序列的长度。

具体的动态规划解法如下:1. 初始化dp数组,将dp[i][0]和dp[0][j]都置为0,表示空字符串与任意字符串的最长公共子序列长度为0。

2. 遍历字符串1的每个字符i,遍历字符串2的每个字符j。

3. 如果字符i与字符j相等,则dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + 1,表示当前字符是最长公共子序列的一部分。

4. 如果字符i与字符j不相等,则dp[i][j] = max(dp[i-1][j],dp[i][j-1]),表示当前字符不是最长公共子序列的一部分,需要在字符串1的前i-1个字符和字符串2的前j个字符中寻找最长公共子序列。

5. 最终,dp[m][n]即为字符串1和字符串2的最长公共子序列的长度,其中m和n分别表示字符串1和字符串2的长度。

通过上述动态规划解法,可以高效地求解最长公共子序列问题。

这种方法的时间复杂度为O(m*n),其中m和n分别为字符串1和字符串2的长度。

最长公共子序列问题不仅仅是字符串处理中的一个重要问题,它还在许多其他领域中有着广泛的应用。

例如,在版本控制系统中,可以利用最长公共子序列来比较两个文件的差异,并进行代码合并。

最长公共子序列问题 kmp算法

最长公共子序列问题 kmp算法下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。

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最长公共子序列


穷举法:
若要求两个序列X,Y的最长公共子序列, 先取得X,Y的所有子序列,并进行一一 比较,共有如下不同的组合:
Cm1 Cm2 ... Cmm 2m Cn1 Cn2 ... Cnn 2n
共要进行不同的比较:2 m+n
最长公共子序列的结构
设序列X={x1,x2,…,xm}和Y={y1,y2,…,yn}的最长公共子序列为 Z={z1,z2,…,zk} ,则 (1)若xm=yn,则zk=xm=yn,且zk-1是xm-1和yn-1的最长公共子序列。 (2)若xm≠yn且zk≠xm,则Z是xm-1和Y的最长公共子序列。 (3)若xm≠yn且zk≠yn,则Z是X和yn-1的最长公共子序列。
最长公共子序列的定义:
•若给定序列X={x1,x2,…,xm},则另一序列 Z={z1,z2,…,zk},是X的子序列是指存在一个严格递增 下例标如序,列序列{i1,Zi2=,…{B,,ik}C使,得D对,于B所}是有序j=列1,X2=,…{A,,k有B:,zCj=,xiBj。, D,A,B}的子序列,相应的递增下标序列为{2,3,5, 7}。而子串则要求左右两元素在母串中为相邻。 •给定2个序列X和Y,当另一序列Z既是X的子序列又是 Y的子序列时,称Z是序列X和Y的公共子序列。 •给定2个序列X={x1,x2,…,xm}和Y={y1,y2,…,yn},找 出X和Y的最长公共子序列。
算法的改进
•如果只需要计算最长公共子序列的长度,则 算法的空间需求可大大减少。事实上,在计 算c[i][j]时,只用到数组c的第i行和第i-1行。 因此,用2行的数组空间就可以计算出最长公 共子序列的长度。进一步的分析还可将空间 需求减至O(min(m,n))。 •思考题:如何对程序进行改正,作为思考题。
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动态规划
精品文库
一、问题描述
用动态规划法求两个字符串A=‘xzyzzyx’和B=‘zxyyzxz’的最长公共子序列
二、算法分析
(1)、若xm=yn,则zk=xm=yn,且Zk-1是Xm-1和Yn-1的最长公共自序列;
(2)、若xm≠yn,且zk≠xm,则Zk是Xm-1和Yn的最长公共自序列;
(3)、若xm≠yn,且zk≠yn,则Zk是Xm和Yn-1的最长公共自序列;设L(m,n)表示序列X={x1,x2,…,xm}和Y={y1,y2,…,yn}的最长公共子序列的长度
L表示已经决策的长度
S表示每个决策的状态
L(0,0)=L(0,j)=0 1≤i≤m, 1≤j≤n
L(i-1,j-1)+1 xi=yi,i≥1,j≥1
L(i,j)=
max{L(i,j-1),(L(i-1,j)} xi≠yi,i≥1,j≥1
1 xi=yi
S(i,j)= 2 xi≠yi 且L(i,j-1)≥L(i-1,j)
精品文库 3 xi≠yi 且L(i,j-1)< L(i-1,j)
长度矩阵L
三、源代码
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string str1 = "xzyzzyx";
string str2 = "zxyyzxz";
int x_len = str1.length();
int y_len = str2.length();
int arr[50][50] ={{0,0}};
int i = 0;
int j = 0;
for(i = 1; i <= x_len; i++)
{
for(j = 1; j <= y_len; j++)
{
if(str1[i - 1] == str2[j - 1])
{
arr[i][j] = arr[i - 1][j - 1] + 1;
}
else if(arr[i][j - 1] >= arr[i - 1][j]) arr[i][j] = arr[i][j - 1]; else
arr[i][j] = arr[i -1][j];
}
}
for(i = 0 ; i <= x_len; i++)
{
for( j = 0; j <= y_len; j++)
{
cout << arr[i][j] << " ";
}
cout << endl;
}
for(i = x_len, j = y_len; i >= 1 && j >= 1;) {
if(str1[i - 1] == str2[j - 1])
{
cout << str1[i - 1] << " ";
i--;
j--;
}
else if(arr[i][j -1] > arr[i - 1][j]) j--;
else
i--;
}
cout << endl;
精品文库 return 0;
}。

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