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算法笔记-第十章-动态规划2
- 最大连续子序列和
- 最大连续子序列和的最优方案
- 最长上升子序列
- 最长上升子序列的最优方案
- 最长公共子序列(LCS)
- 最长回文字符串
- 题目一
- 题目二
最大连续子序列和
对于最大连续数组求和的问题,设置一个dp数组,然后进行分开讨论边界的问题:
1.最大和就是A[i]本身
2.最大和是dp[i-1]+A[i],即A[P]+…A[i-1]+A[i]=dp[i-1]+A[i]
由于这两种情况,于是得到了状态转移方程:dp[i]=max(A[i],dp[i-1]+A[i])
//最大连续子序列之和
#include <cstdio>
#include <algorithm>
using namespace std;const int MAXN = 10000;
const int INF = 0x3fffffff;
int a[MAXN];//a[i]存放序列,dp[i]存放以A[i]结尾的连续序列的最大和
int dp[MAXN];int main() {int n;scanf("%d", &n);for (int i = 0; i < n; i++) {scanf("%d", &a[i]);}dp[0] = a[0]; //状态转移方程 for (int i = 1; i < n; i++) { dp[i] = max(a[i], dp[i - 1] + a[i]); }//dp[i]存放以a[i]结尾的连续序列的最大和,需要便利i得到最大的才是结果 int maxResult = -INF; for (int i = 0; i < n; i++) { maxResult = max(maxResult, dp[i]); }printf("%d", maxResult); return 0;
}
最大连续子序列和的最优方案
//最大连续子序列和的最优方案
#include <cstdio>
#include <algorithm>
using namespace std;const int MAXN = 10000;
int a[MAXN];
int dp[MAXN], start[MAXN];//开始和结束的下标数组int main() {int n;scanf("%d", &n);for (int i = 0; i < n; i++) {scanf("%d", &a[i]);}dp[0] = a[0];start[0] = 0;for (int i = 1; i < n; i++) {if (dp[i - 1] >= 0) {dp[i] = dp[i - 1] + a[i];start[i] = start[i - 1];}else { dp[i] = a[i]; start[i] = i; }}int k = 0; for (int i = 1; i < n; i++) { if (dp[i] > dp[k]) { k = i; }}printf("%d %d %d", dp[k], start[k] + 1, k + 1); return 0;
}
最长上升子序列
问题分析:
最原始的方法就是暴力解法,枚举每一种情况 ,即对于每个元素有取和不取两种选择,然后进行判断序列是否为不下降序列。
如果没有则更新最大长度,知道枚举完所有的情况并且得到最大长度。
-
1.方法就是:令dp[i]表示以A[i]结尾的最长不下降序列长度(和最大连续子序列和问题一样,以A[i]结尾是强制性的要求,对于A[i]就有着两种可能性
-
2.如果存在A[i]之前的元素A[j],(j<i),使得A[j]<=A[i]且dp[j]+1>dp[i],(即把A[i]跟在以A[j]结尾的LIS后面能比当前以A[i]结尾的LIS长度更长), 那么就把A[i],跟在以A[j],结尾的LIS后面,形成一条更长的不下降序列。(dp[i]=dp[j]+1)
-
3.如果A[i]之前的元素都比A[j]大,那么A[i]就只好自己形成一条LIS,但是长度为1,即这个子序列里面只有一个A[i]。
-
那么A[i]结尾的LIS长度就是两个情况的最大长度。
#include <cstdio>
#include <algorithm>
using namespace std;const int MAXN = 100;
int a[MAXN];
int dp[MAXN];int main() {int n;scanf("%d", &n);for (int i = 0; i < n; i++) {scanf("%d", &a[i]);}int maxLen = 0;//记录最大的dp[i] for (int i = 0; i < n; i++) {//按照顺序计算出dp[i]的值 dp[i] = 1;//边界初始化条件,(即先假设每一个元素自成一个子序列) for (int j = 0; j < i; j++) { if (a[j] <= a[i] && dp[j] + 1 > dp[i]) { dp[i] = dp[j] + 1;//状态转移方程,用以更新dp[i] }}maxLen = max(maxLen, dp[i]); }printf("%d", maxLen); return 0;
}
最长上升子序列的最优方案
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;const int MAXN = 100;
int a[MAXN];
int dp[MAXN], pre[MAXN];int main() {int n;scanf("%d", &n);for (int i = 0; i < n; i++) {scanf("%d", &a[i]);}memset(pre, -1, sizeof(pre));int k, maxLen = 0;for (int i = 0; i < n; i++) {dp[i] = 1;for (int j = 0; j < i; j++) {if (a[j] <= a[i] && dp[j] + 1 > dp[i]) {dp[i] = dp[j] + 1;pre[i] = j;}}if (dp[i] > maxLen) {maxLen = dp[i];k = i;}maxLen = max(maxLen, dp[i]);}vector<int> maxLenSeq; while (k != -1) { maxLenSeq.push_back(a[k]); k = pre[k]; }reverse(maxLenSeq.begin(), maxLenSeq.end()); printf("%d\n", maxLen); for (int i = 0; i < maxLenSeq.size(); i++) { printf("%d", maxLenSeq[i]); if (i < (int)maxLenSeq.size() - 1) { printf(" "); }}return 0;
}
最长公共子序列(LCS)
对待这样的题目动态规划的思路是:令dp[i][j]来表示字符串A的i位和字符串B的j号位之前的LCS长度。
-
若A[i]==B[j],则字符串A与字符串B的LCS增加1位,即有dp[i][j]=dp[i-1][j-1]+1
-
若A[i]!=B[j],则A的i号位和B的j号位之前的LCS无法延长。因此 dp[i][j] 就会继承dp[i-1][j]与dp[i][j-1]中的较大值,即有dp[i[j]=max{dp[i-1][j],dp[i][j-1]}
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;const int MAXN = 100 + 1;
int dp[MAXN][MAXN];int main() {string s1, s2;cin >> s1 >> s2;for (int i = 1; i <= s1.length(); i++) {for (int j = 1; j <= s2.length(); j++) {if (s1[i - 1] == s2[j - 1]) {dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + 1;}else {dp[i][j] = max(dp[i][j - 1], dp[i - 1][j]);}}}printf("%d", dp[s1.length()][s2.length()]);return 0;
}
- 更为详细的解释
- 补充:边界问题,dp[i][0]=dp[0][j]=0(0<=i<=n,0<=j<=m)
//补充:边界问题,dp[i][0]=dp[0][j]=0(0<=i<=n,0<=j<=m)#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
using namespace std;
const int N = 100;
const A[N], B[N];
int dp[N][N];
int main()
{int n;gets(A + 1);//从下标1开始读入gets(B + 1);int lenA = strlen(A + 1);//由于读入的时候是从1开始读入的,因此读取长度也是从+1开始的int lenB = strlen(B + 1);//边界for (int i = 0; i <= lenA; i++){dp[i][0] = 0;}for (int j = 0; j <= lenB; j++){dp[0][j] = 0;}//转移状态方程 for (int i = 0; i <= lenA; i++) {for (int j = 0; j <= lenB; j++) {if (A[i] == B[j]) 如果(A[i]==B[日]) {dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + 1; DP[I][J]=DP[I-1][J-1]+1; }else 还 {dp[i][j] = max(dp[i - 1][j], dp[i][j - 1]); dp[i][j]=max(dp[i-1][j],dp[i][j-1]); }}}printf("%d", dp[lenA][lenB]); printf(“%d”,dp[lenA][lenB]); }
最长回文字符串
解题思路:令dp[i][j]表示s[i]至s[j]所表示的子串是否是回文字符串
是则是1,不是则是0,这样根据s[i]是否等于s[j],可以将情况为两类
令dp[i][j]表示s[i]至s[j]所表示的子串是否是回文字符串
是则是1,不是则是0,这样根据s[i]是否等于s[j], 可以将情况为两类
1,若s[i] == s[j], 那么只要s[i + 1]至s[j - 1]是回文子串,s[i]至s[j]就是回文子串
如果不是,那也不是回文子串
2,若s[i] != s[j], 那么s[i]至s[j]一定不是回文子串
- 由此可以写出状态转移方程:
**dp[i][j] = {dp[i + 1][j - 1],s[i] = s[j];0,s[i]!=s[j]
}**
- 边界:边界:
dp[i][i]=1,dp[i][i+1]=(s[i]==s[i+1])?1:0 - 问题=如果按照i和j从小到大的顺序来枚举子串的两个端点
然后更新d[i][j]无法确定d[i+1][j-1]就已经被计算过
所以最好的选择就是用:
根据递推的写法从边界出发原理,按子串的长度和子串的初始位置就行枚举
左边端点为i,右边端点为i+L-1//L表示子串的长度,也可以是整个字符串的长度
题目一
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;const int MAXN = 100 + 1;
int dp[MAXN][MAXN]; int main() { string s1, s2; cin >> s1 >> s2; for (int i = 1; i <= s1.length(); i++) { for (int j = 1; j <= s2.length(); j++) { if (s1[i - 1] == s2[j - 1]) { dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + 1; } else { dp[i][j] = max(dp[i][j - 1], dp[i - 1][j]); }}}printf("%d", dp[s1.length()][s2.length()]); return 0;
}
题目二
给出一个字符串S,求出S的最长回文字符串的长度
样例:
字符串"PATZJUJZTACCBC"的最长回文字符串为"ATZJUJZTA"长度为9
#include<cstdio>
#include<string>
const int N = 1010;
char s[N];
int dp[N][N];
int main()
{gets(s);int len = strlen(s), ans = 1;memset(dp, 9, sizeof(dp));//dp数组的初始化为0//边界for (int i = 0; i < len; i++){dp[i][i] = 1;if (i < len - 1){if (s[i] == s[i + 1]){dp[i][i + 1] = 1;ans = 2;}}}//状态转移方程//枚举子串的长度for (int L = 3; L <= len; L++){for (int i = 0; i + L - 1 < len; i++)//枚举子串的起始端点{int j = i + L - 1;//子串的右端点if (s[i] == s[j] && dp[i + 1][j - 1] == 1){dp[i][j] = 1;ans = L;//更新最长回文字符串的长度}}}printf("%d\n", ans);return 0;
}