最长公共上升子序列

系统 1957 0

简称LCIS,在串a和b中,有串c为串a和b的公共串,且c(i-1)<=c(i)<=c(i+1)并且c为所有公共上升子序列中最长串。

/*转自 http://wenku.baidu.com/view/3e78f223aaea998fcc220ea0.html

定义状态F[i][j]表示以a串的前i个字符b串的前j个字符且以b[j]为结尾构成的LCIS的长度。

为什么是这个而不是其他的状态定义?最重要的原因是我只会这个,还有一个原因是我知道这个定义能搞到平方的算法。而我这只会这个的原因是,这个状态定义实在是太好用了。这一点我后面再说。

我们来考察一下这个这个状态。思考这个状态能转移到哪些状态似乎有些棘手,如果把思路逆转一下,考察这个状态的最优值依赖于哪些状态,就容易许多了。这个状态依赖于哪些状态呢?

首先,在a[i]!=b[j]的时候有F[i][j]=F[i-1][j]。为什么呢?因为F[i][j]是以b[j]为结尾的LCIS,如果F[i][j]>0那么就说明a[1]..a[i]中必然有一个字符a[k]等于b[j](如果F[i][j]等于0呢?那赋值与否都没有什么影响了)。因为a[k]!=a[i],那么a[i]对F[i][j]没有贡献,于是我们不考虑它照样能得出F[i][j]的最优值。所以在a[i]!=b[j]的情况下必然有F[i][j]=F[i-1][j]。这一点参考LCS的处理方法。

那如果a[i]==b[j]呢?首先,这个等于起码保证了长度为1的LCIS。然后我们还需要去找一个最长的且能让b[j]接在其末尾的LCIS。之前最长的LCIS在哪呢?首先我们要去找的F数组的第一维必然是i-1。因为i已经拿去和b[j]配对去了,不能用了。并且也不能是i-2,因为i-1必然比i-2更优。第二维呢?那就需要枚举b[1]..b[j-1]了,因为你不知道这里面哪个最长且哪个小于b[j]。这里还有一个问题,可不可能不配对呢?也就是在a[i]==b[j]的情况下,需不需要考虑F[i][j]=F[i-1][j]的决策呢?答案是不需要。因为如果b[j]不和a[i]配对,那就是和之前的a[1]..a[j-1]配对(假设F[i-1][j]>0,等于0不考虑),这样必然没有和a[i]配对优越。(为什么必然呢?因为b[j]和a[i]配对之后的转移是max(F[i-1][k])+1,而和之前的i`配对则是max(F[i`-1][k])+1。显然有F[i][j]>F[i`][j],i`>i)

于是我们得出了状态转移方程:

a[i]!=b[j]:   F[i][j]=F[i-1][j] 

a[i]==b[j]:   F[i][j]=max{F[i-1][k]}+1 1<=k<=j-1&&b[j]>b[k] 

不难看到,这是一个时间复杂度为O(n^3)的DP,离平方还有一段距离。

但是,这个算法最关键的是,如果按照一个合理的递推顺序,max(F[i-1][k])的值我们可以在之前访问F[i][k]的时候通过维护更新一个max变量得到。怎么得到呢?首先递推的顺序必须是状态的第一维在外层循环,第二维在内层循环。也就是算好了F[1][len(b)]再去算F[2][1]。 如果按照这个递推顺序我们可以在每次外层循环的开始加上令一个max变量为0,然后开始内层循环。当a[i]>b[j]的时候令max=F[i-1][j]。如果循环到了a[i]==b[j]的时候,则令F[i][j]=max+1。

最后答案是F[len(a)][1]..F[len(a)][len(b)]的最大值。*/

PS: a[i] > b[j]的原因: 因为由上面的转移有到b[j] > b[k],当a[i] == b[j]时,我们得到a[i] > b[k],而这个k就是在a[i] != b[j]的时候找的,也就是说 a[i] > b[j]时得到的F[i-1][j]属于F[i-1][k]。

其实可以优化为1维的,因为F[i][j]中i是严格上升,可以用滚动数组。

在此基础上压掉了一维空间(时间还是平方)。i循环到x的时候,F[i]表示原来F[x][j]。之所以可以这样,是因为如果a[i]!=b[j],因为F[x][j]=F[x-1][j]值不变,F[x]不用改变,沿用过去的就好了,和这个比较维护更新得到的max值依然是我们要的。而a[i]==b[j]的时候,就改变F[x]的值好了。具体结合代码理解。

可以得到:

a[i]>b[j]:   Max=max{Max, F[j]} 

a[i]==b[j]:   F[j]=Max+1

参考代码:

    #include <iostream>

using namespace std;

#define ll long long

const int MAXN = 3005;

int max(const int& a, const int& b){return a>b?a:b;}

ll f[MAXN], a[MAXN], b[MAXN];

int n;

int main()

{

	cin >> n;

	int i, j, k;

	for(i = 1; i <= n; i++) cin >> a[i];

	for(i = 1; i <= n; i++) cin >> b[i];

	ll ans = 0, maxi = 0;;

	for(i = 1; i <= n; i++)

	{

		maxi = 0;

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

			if(a[i] > b[j] && maxi < f[j]) maxi = f[j];

			else if(a[i] == b[j]) f[j] = maxi+1, ans = max(ans, f[j]); //我们在这里直接维护ans就ok

	}

	cout << ans;	

	return 0;

}
  

参考例题: http://wikioi.com/problem/1408/

最长公共上升子序列


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