子序列问题
应用
序号 | 题目 | 备注 |
---|---|---|
1 | 300. 最长递增子序列 | |
2 | 674. 最长连续递增序列 | |
3 | 718. 最长重复子数组 | |
4 | 1143. 最长公共子序列 | 参考:最长公共子序列 |
5 | 1035. 不相交的线 | |
6 | 53. 最大子序和 | |
7 | 392. 判断子序列 | |
8 | 115. 不同的子序列 | |
9 | 583. 两个字符串的删除操作 | 参考:最长公共子序列 |
10 | 72. 编辑距离 | 参考:编辑距离 |
11 | 647. 回文子串 | |
12 | 516. 最长回文子序列 |
应用1:Leetcode 300. 最长递增子序列
题目
给你一个整数数组 nums ,找到其中最长严格递增子序列的长度。
子序列 是由数组派生而来的序列,删除(或不删除)数组中的元素而不改变其余元素的顺序。例如,[3,6,2,7] 是数组 [0,3,1,6,2,2,7] 的子序列。
示例 1:
输入:nums = [10,9,2,5,3,7,101,18]
输出:4
解释:最长递增子序列是 [2,3,7,101],因此长度为 4 。
分析
设
由于,对于以
因此,对于任意一个以
即我们需要在
其中,
代码实现
class Solution: def lengthOfLIS(self, nums: List[int]) -> int: dp = [1 for _ in range(len(nums))] for i in range(len(nums)): for j in range(0, i): if nums[i] > nums[j]: dp[i] = max(dp[i], dp[j] + 1) result = 0 for i in range(len(dp)): result = max(result, dp[i]) return result
扩展
这里也可以使用二分插入的思路,进行查找插入位置。
应用2:Leetcode 674. 最长连续递增序列
题目
给定一个未经排序的整数数组,找到最长且 连续递增的子序列,并返回该序列的长度。
连续递增的子序列 可以由两个下标 l 和 r(l < r)确定,如果对于每个 l <= i < r,都有 nums[i] < nums[i + 1] ,那么子序列 [nums[l], nums[l + 1], ..., nums[r - 1], nums[r]] 就是连续递增子序列。
示例 1:
输入:nums = [1,3,5,4,7]
输出:3
解释:最长连续递增序列是 [1,3,5], 长度为3。
尽管 [1,3,5,7] 也是升序的子序列, 但它不是连续的,因为 5 和 7 在原数组里被 4 隔开。
分析
方法一:贪心算法
为了得到最长连续递增序列,可以使用贪心的策略得到尽可能长的连续递增序列。
具体的做法是:
-
从左到右遍历数组;
-
将子序列的起始下标 start 设置为 0;
-
遍历数组的过程中每次比较相邻元素,
-
如果相邻元素递减,则更新起始下标 start 为当前位置;
-
否则,就起始下标就保持不变。
-
-
每遍历一个元素,就记录当前连续递增子序列的长度,同时更新最长的递增子序列长度。
方法二:双指针
维护两个指针
代码实现
方法一
class Solution: def findLengthOfLCIS(self, nums: List[int]) -> int: result = 0 n = len(nums) start = 0 for i in range(n): if i > 0 and nums[i] <= nums[i - 1]: start = i result = max(result, i - start + 1) return result
方法二
class Solution: def findLengthOfLCIS(self, nums: List[int]) -> int: n = len(nums) result = 1 i, j = 0, 0 while i < n and j < n: while j < n and nums[j - 1] < nums[j]: j += 1 result = max(result, j - i) i = j j += 1 return result
应用3:Leetcode 300. 最长递增子序列
题目
给两个整数数组 nums1 和 nums2 ,返回 两个数组中 公共的 、长度最长的子数组的长度 。
示例 1:
输入:nums1 = [1,2,3,2,1], nums2 = [3,2,1,4,7]
输出:3
解释:长度最长的公共子数组是 [3,2,1] 。
分析
设
当两个子数组,有任意一个数组长度为
对于任意长度的两个子数组,我们可以遍历两个子数组,对于当前元素
-
如果
,则说明他们可以通过,以 和 结尾的子数组转移而来,即通过状态 转移过来; -
如果
,则以 和 结尾的两个子数组公共长度为 。
因此,状态转移方程
代码实现
class Solution: def findLength(self, nums1: List[int], nums2: List[int]) -> int: m, n = len(nums1), len(nums2) dp = [[0 for _ in range(n + 1)] for _ in range(m + 1)] result = 0 for i in range(1, m + 1): for j in range(1, n + 1): if nums1[i - 1] == nums2[j - 1]: dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + 1 else: dp[i][j] = 0 result = max(result, dp[i][j]) return result
应用4:1143. 最长公共子序列
参考:
应用5:1035. 不相交的线
题目
在两条独立的水平线上按给定的顺序写下 nums1 和 nums2 中的整数。
现在,可以绘制一些连接两个数字 nums1[i] 和 nums2[j] 的直线,这些直线需要同时满足满足:
nums1[i] == nums2[j]
且绘制的直线不与任何其他连线(非水平线)相交。
请注意,连线即使在端点也不能相交:每个数字只能属于一条连线。以这种方法绘制线条,并返回可以绘制的最大连线数。
示例 1:
输入:nums1 = [1,4,2], nums2 = [1,2,4]
输出:2
解释:可以画出两条不交叉的线,如上图所示。 但无法画出第三条不相交的直线,因为从 nums1[1]=4 到 nums2[2]=4 的直线将与从 nums1[2]=2 到 nums2[1]=2 的直线相交。
分析
这里,需要注意,题目中的两个子序列连接后不相交,必然满足子序列是两个数组的最长公共子序列,因此,题目就可以转换为求解两个数组的最长公共子序列。
动态规划
设
边界条件
当两个子数组,有任意一个数组长度为
状态转移
对于任意长度的两个子数组,我们可以遍历两个子数组,对于当前元素
-
如果
,则说明他们可以通过,以 和 结尾的子数组转移而来,即通过状态 转移过来; -
如果
,则以 和 结尾的两个子数组公共长度为 。
因此,状态转移方程
注意,由于
代码实现
class Solution: def maxUncrossedLines(self, nums1: List[int], nums2: List[int]) -> int: m, n = len(nums1), len(nums2) dp = [[0 for _ in range(n + 1)] for _ in range(m + 1)] for i in range(1, m + 1): for j in range(1, n + 1): if nums1[i - 1] == nums2[j - 1]: dp[i][j] = max(dp[i][j], dp[i - 1][j - 1] + 1) else: dp[i][j] = max(dp[i][j - 1], dp[i - 1][j]) return dp[m][n]
应用6:Leetcode 53. 最大子序和
题目
给你一个整数数组 nums ,请你找出一个具有最大和的连续子数组(子数组最少包含一个元素),返回其最大和。子数组 是数组中的一个连续部分。
示例 1:
输入:nums = [-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4]
输出:6
解释:连续子数组 [4,-1,2,1] 的和最大,为 6 。
分析
方法一:动态规划
假设
初始条件
当数组的长度为1时,显然有:
状态转移
遍历数组
-
当
时,将元素 添加到以 结尾的子数组的末尾; -
当
时,将元素 单独作为一个子数组。
因此,状态转移方程为:
方法二:分治
参考:最大子序和
代码实现
方法一
class Solution: def maxSubArray(self, nums: List[int]) -> int: n = len(nums) result = nums[0] dp = [0 for _ in range(n)] dp[0] = nums[0] for i in range(1, n): if nums[i] + dp[i -1] > nums[i]: dp[i] = nums[i] + dp[i -1] else: dp[i] = nums[i] result = max(result, dp[i]) return result
【优化后的代码】:
class Solution: def maxSubArray(self, nums: List[int]) -> int: n = len(nums) last = nums[0] result = nums[0] for i in range(1, n): last = max(last + nums[i], nums[i]) result = max(result, last) return result
应用7:Leetcode 392. 最长递增子序列
题目
给定字符串 s 和 t ,判断 s 是否为 t 的子序列。
字符串的一个子序列是原始字符串删除一些(也可以不删除)字符而不改变剩余字符相对位置形成的新字符串。(例如,"ace"是"abcde"的一个子序列,而"aec"不是)。
示例 1:
输入:s = "abc", t = "ahbgdc"
输出:true
分析
维护两个指针
-
如果指针
、 指向的字符相等,则同时移动指针 、 ; -
如果指针
、 指向的字符不相等,则只移动指针 ;
当指针
-
若指针
还未到达字符串 的末尾,则 不是 的子序列; -
若指针
还未到达字符串 的末尾,则 是 的子序列。
代码实现
class Solution: def isSubsequence(self, s: str, t: str) -> bool: m, n = len(s), len(t) i, j = 0, 0 while i < m and j < n: if s[i] == t[j]: i += 1 j += 1 return i == m
应用8:Leetcode 115. 不同的子序列
题目
给你两个字符串 s 和 t ,统计并返回在 s 的 子序列 中 t 出现的个数。题目数据保证答案符合 32 位带符号整数范围。
其中,1 <= s.length, t.length <= 1000
示例 1:
输入:s = "rabbbit", t = "rabbit"
输出:3
解释:
如下所示, 有 3 种可以从 s 中得到 "rabbit" 的方案。
ra b bbit
rab b bit
rabb b it
分析
动态规划
假设字符串
边界条件
当目标字符串
因此,边界条件为:
状态转移
这里,我们以字符串
-
如果两者不相等,即
此时,当前字符
对匹配过程没有参与贡献。因此,我们只需要考虑子串
中是否包含 即可。即子串
的子序列中包含子串 的个数,与 的子序列中包含 的个数相同。因此,当前状态与上一个状态
相同。 -
如果两者相等,即
例如,某个时刻,两个子串分别为:
, 。此时,
,而在此之前, 已经与 进行匹配了,因此,我们需要同时考虑两种情况:-
不使用
进行匹配当前的匹配的次数,就是通过
中包含 的个数; -
使用
进行匹配,当前的匹配的次数,就是通过
中包含 的个数。
因此,这种情况下,我们不仅要考虑
中包含当前字符 的子串的贡献,还要考虑去掉当前字符 的子串是否参与贡献。也就是说,我们需要同时考虑子串
和 中,同时包含的子序列 的个数。有两种情况:
-
不使用
进行匹配,即字符 没有参与贡献此时,我们只需要考虑去掉子串
中的 即可。也就是说,当前状态就
的子序列中包含 的个数即可,即匹配的数量与 相同。 -
使用
进行匹配,即字符 参与了贡献此时,我们只需考虑同时去掉两个子串的最后一个字符
和 即可。也就是说,当前状态就是
的子序列中包含 的个数,即匹配的数量与 相同。
也就是说,当前状态,可以同时通过上述两种状态转移而来,因此。
-
代码实现
class Solution: def numDistinct(self, s: str, t: str) -> int: m, n = len(s), len(t) dp = [[0 for _ in range(n + 1)] for _ in range(m + 1)] for i in range(m + 1): dp[i][0] = 1 for i in range(1, m + 1): for j in range(1, n + 1): if s[i - 1] == t[j - 1]: dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + dp[i - 1][j] else: dp[i][j] = dp[i - 1][j] return dp[m][n]
应用9:Leetcode 583. 两个字符串的删除操作
参考:最长公共子序列
应用10:Leetcode 72. 编辑距离
参考:编辑距离
应用11:Leetcode 647. 回文子串
题目
给你一个字符串 s ,请你统计并返回这个字符串中 回文子串 的数目。回文字符串 是正着读和倒过来读一样的字符串。
子字符串 是字符串中的由连续字符组成的一个序列。具有不同开始位置或结束位置的子串,即使是由相同的字符组成,也会被视作不同的子串。
示例 1:
输入:s = "abc"
输出:3
解释:三个回文子串: "a", "b", "c"
分析
动态规划
设
边界条件
当子串
状态转移
对于字符串
对于,任意一个子串
-
子串长度为
,即 ; -
子串长度大于
,若 ,且它的子串 是一个回文串。这里需要注意,当子串长度为
,即 时,它的子串 是一个空串""
,需要单独讨论。
否则,它就不是一个回文串。
因此,状态转移方程为:
这里,
表示逻辑与运算, 表示逻辑或运算。
代码实现
【逆序枚举】
class Solution: def countSubstrings(self, s: str) -> int: n = len(s) dp = [[False] * n for _ in range(n)] result = 0 for i in range(n - 1, -1, -1): for j in range(i, n): if s[i] == s[j] and (j - i <= 1 or dp[i + 1][j - 1]): result += 1 dp[i][j] = True return result
【顺序枚举】
顺序遍历的思路也是一样的,都是依次枚举字符串
这里我们直接给出顺序遍历的示例代码:
class Solution: def countSubstrings(self, s: str) -> int: n = len(s) dp = [[False] * n for _ in range(n)] result = 0 # 顺序枚举s中的每一个字符 for j in range(n): # 从小到大,即向左,枚举每一个子串 s[i]...s[j] for i in range(j, -1, -1): if s[j] == s[i] and (j - i <= 1 or dp[i + 1][j - 1]): result += 1 dp[i][j] = True return result
应用12:Leetcode 516. 最长回文子序列
题目
给你一个字符串 s ,找出其中最长的回文子序列,并返回该序列的长度。
子序列定义为:不改变剩余字符顺序的情况下,删除某些字符或者不删除任何字符形成的一个序列。
示例 1:
输入:s = "bbbab"
输出:4
解释:一个可能的最长回文子序列为 "bbbb" 。
分析
动态规划
假设字符串
显然,当子串中只有一个字符时,它的最长回文子序列的长度为
思路:
-
逆序枚举
中的每一个字符 ; -
同时,顺序枚举子串
中的每一个字符 ; -
对于,字符
和 ,存在有两种情况:-
说明当前两个字符,都可以添加到子串
的首尾,作为更长的回文子序列,因此,当前状态的最长回文子序列的长度为 。 -
说明当前两个字符,同时添加到子串
的首尾,不会较上一个状态有变化,因此,当前状态与上一个状态的最大值相同,即要么 或者 。注:这里我们不需要考虑子串
所对应的状态,因为,在子串首部或者尾部添加一个字符,构成的新子串其最长回文序列长度一定不小于原来的长度。
因此,一定会有:
-
因此,状态转移方程为:
代码实现
class Solution: def longestPalindromeSubseq(self, s: str) -> int: n = len(s) dp = [[0 for _ in range(n)] for _ in range(n)] for i in range(n): dp[i][i] = 1 for i in range(n - 1, -1, -1): for j in range(i + 1, n): if s[i] == s[j]: dp[i][j] = max(dp[i][j], dp[i + 1][j - 1] + 2) else: dp[i][j] = max(dp[i + 1][j], dp[i][j - 1]) return dp[0][n - 1]
参考:
本文作者:LARRY1024
本文链接:https://www.cnblogs.com/larry1024/p/17576628.html
版权声明:本作品采用知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 2.5 中国大陆许可协议进行许可。
【推荐】国内首个AI IDE,深度理解中文开发场景,立即下载体验Trae
【推荐】编程新体验,更懂你的AI,立即体验豆包MarsCode编程助手
【推荐】抖音旗下AI助手豆包,你的智能百科全书,全免费不限次数
【推荐】轻量又高性能的 SSH 工具 IShell:AI 加持,快人一步