Atsižvelgiant į dvi eilutes, S1 ir S2 , užduotis yra rasti ilgiausios bendrosios posekos ilgį, t. y. ilgiausią abiejose eilutėse esančią poseką.
A ilgiausia bendra seka (LCS) apibrėžiamas kaip ilgiausia poseka, kuri yra bendra visose nurodytose įvesties sekose.

Ilgiausia bendra seka
java matematikos pow
Pavyzdžiai:
Rekomenduojama praktika Ilgiausia bendra seka Išbandykite!Įvestis: S1 = ABC, S2 = ACD
Išvestis: 2
Paaiškinimas: Ilgiausia poseka, esanti abiejose eilutėse, yra AC.Įvestis: S1 = AGGTAB, S2 = GXTXAYB
Išvestis: 4
Paaiškinimas: Ilgiausia bendra seka yra GTAB.Įvestis: S1 = ABC, S2 = CBA
Išvestis: 1
Paaiškinimas: Yra trys bendros posekos, kurių ilgis yra 1, A, B ir C, ir nėra bendros posekos, kurių ilgis didesnis nei 1.
Įvestis: S1 = XYZW, S2 = XYWZ
Išvestis: 3
Paaiškinimas: Yra dvi bendros posekos, kurių ilgis yra 3 XYZ ir XYW, ir nėra bendros posekos. kurių ilgis didesnis nei 3.
Ilgiausia bendra seka (LCS), naudojant rekursiją:
Sugeneruokite visas galimas posekes ir raskite iš jų ilgiausią, kuri yra abiejose naudojant eilutes Norėdami įgyvendinti idėją, atlikite šiuos veiksmus:
- Sukurkite rekursinę funkciją [tarkim lcs() ].
- Patikrinkite ryšį tarp dar neapdorotų eilučių pirmųjų simbolių.
- Priklausomai nuo santykio, iškvieskite kitą rekursinę funkciją, kaip minėta aukščiau.
- Kaip atsakymą pateikite gauto LCS ilgį.
Žemiau pateikiamas rekursinio metodo įgyvendinimas:
C++C
// A Naive recursive implementation of LCS problem #include using namespace std; // Returns length of LCS for X[0..m-1], Y[0..n-1] int lcs(string X, string Y, int m, int n) // Driver code int main() { string S1 = 'AGGTAB'; string S2 = 'GXTXAYB'; int m = S1.size(); int n = S2.size(); cout << 'Length of LCS is ' << lcs(S1, S2, m, n); return 0; } // This code is contributed by rathbhupendra>Java
// A Naive recursive implementation // of LCS problem #include int max(int a, int b); // Returns length of LCS for X[0..m-1], // Y[0..n-1] int lcs(char* X, char* Y, int i, int j) // Utility function to get max of // 2 integers int max(int a, int b) { return (a>b)? a : b; } // Tvarkyklės kodas int main() { char S1[] = 'BD'; char S2[] = 'ABCD'; int m = strlen(S1); int n = strlen(S2); int i = 0, j = 0; // Funkcijos iškvietimas printf('LCS ilgis yra %d', lcs(S1, S2, i, j)); grąžinti 0; }>C#
// A Naive recursive implementation of LCS problem in java import java.io.*; import java.util.*; public class LongestCommonSubsequence { // Returns length of LCS for X[0..m-1], Y[0..n-1] int lcs(String X, String Y, int m, int n) n == 0) return 0; if (X.charAt(m - 1) == Y.charAt(n - 1)) return 1 + lcs(X, Y, m - 1, n - 1); else return max(lcs(X, Y, m, n - 1), lcs(X, Y, m - 1, n)); // Utility function to get max of 2 integers int max(int a, int b) { return (a>b)? a : b; } // Tvarkyklės kodas public static void main(String[] args) { LongestCommonSubsequence lcs = new LongestCommonSubsequence(); Eilutė S1 = 'AGGTAB'; Eilutė S2 = 'GXTXAYB'; int m = S1.ilgis(); int n = S2.ilgis(); System.out.println('LCS ilgis yra' + ' ' + lcs.lcs(S1, S2, m, n)); } } // Šį kodą sukūrė Saket Kumar>>Python
// C# Naive recursive implementation of LCS problem using System; class GFG { // Returns length of LCS for X[0..m-1], Y[0..n-1] static int lcs(String X, String Y, int m, int n) if (m == 0 // Utility function to get max of 2 integers static int max(int a, int b) { return (a>b)? a : b; } // Tvarkyklės kodas public static void Main() { String S1 = 'AGGTAB'; Eilutė S2 = 'GXTXAYB'; int m = S1.Ilgis; int n = S2.Ilgis; Console.Write('LCS ilgis yra' + ' ' + lcs(S1, S2, m, n)); } } // Šį kodą sukūrė Sam007>>Javascript>> PHP>>
IšvestisLength of LCS is 4>Laiko sudėtingumas: O(2m+n)
Pagalbinė erdvė: O(1)Naudojant ilgiausią bendrąją seką (LCS). Atmintinė :
1. Optimali pagrindo struktūra:
Norėdami išspręsti L(X[0, 1, . . ., m-1], Y[0, 1, . . . , n-1]) struktūrą, žr. X[0 , 1, …, m-2], Y[0, 1,…, n-2], priklausomai nuo situacijos (t.y. naudojant juos optimaliai) rasti visumos sprendimą.
2. Sutampančios poproblemos:
Jei eilutėms naudosime aukščiau pateiktą rekursinį metodą BD ir ABCD , gausime dalinį rekursijos medį, kaip parodyta žemiau. Čia matome, kad poproblema L(BD, ABCD) skaičiuojama ne vieną kartą. Jei atsižvelgsime į bendrą medį, bus keletas tokių sutampančių subproblemų.
L (AXYT, AYZX)
/
L (AXY, AYZX) L (AXYT, AYZ)
/ /
L (AX, AYZX) L (AXY, AYZ) L (AXY, AYZ) L (AXYT, AY)Metodas: Dėl šių dviejų savybių problemai išspręsti galime naudoti dinaminį programavimą arba atmintinę. Žemiau pateikiamas sprendimo metodas naudojant rekursiją.
- Sukurkite rekursinę funkciją. Taip pat sukurkite 2D masyvą, kad išsaugotumėte unikalios būsenos rezultatą.
- Rekursinio skambučio metu, jei ta pati būsena iškviečiama daugiau nei vieną kartą, galime tiesiogiai grąžinti tos būsenos išsaugotą atsakymą, o ne skaičiuoti iš naujo.
Žemiau pateikiamas pirmiau minėto metodo įgyvendinimas:
C++Java
// A Top-Down DP implementation // of LCS problem #include using namespace std; // Returns length of LCS for X[0..m-1], // Y[0..n-1] int lcs(char* X, char* Y, int m, int n, vector>& dp) { if (m == 0 || n == 0) return 0; jei (X[m - 1] == Y[n - 1]) grąžinti dp[m][n] = 1 + lcs(X, Y, m - 1, n - 1, dp); if (dp[m][n] != -1) { return dp[m][n]; } return dp[m][n] = max(lcs(X, Y, m, n - 1, dp), lcs(X, Y, m - 1, n, dp)); } // Tvarkyklės kodas int main() { char X[] = 'AGGTAB'; char Y[] = 'GXTXAYB'; int m = strlen(X); int n = strlen(Y); vektorius > dp(m + 1, vektorius (n + 1, -1)); cout<< 'Length of LCS is ' << lcs(X, Y, m, n, dp); return 0; }> Python
/*package whatever //do not write package name here */ import java.io.*; class GFG { // A Top-Down DP implementation of LCS problem // Returns length of LCS for X[0..m-1], Y[0..n-1] static int lcs(String X, String Y, int m, int n, int[][] dp) { if (m == 0 || n == 0) return 0; if (dp[m][n] != -1) return dp[m][n]; if (X.charAt(m - 1) == Y.charAt(n - 1)) { dp[m][n] = 1 + lcs(X, Y, m - 1, n - 1, dp); return dp[m][n]; } dp[m][n] = Math.max(lcs(X, Y, m, n - 1, dp), lcs(X, Y, m - 1, n, dp)); return dp[m][n]; } // Drivers code public static void main(String args[]) { String X = 'AGGTAB'; String Y = 'GXTXAYB'; int m = X.length(); int n = Y.length(); int[][] dp = new int[m + 1][n + 1]; for (int i = 0; i < m + 1; i++) { for (int j = 0; j < n + 1; j++) { dp[i][j] = -1; } } System.out.println('Length of LCS is ' + lcs(X, Y, m, n, dp)); } } // This code is contributed by shinjanpatra>C#
# A Top-Down DP implementation of LCS problem # Returns length of LCS for X[0..m-1], Y[0..n-1] def lcs(X, Y, m, n, dp): if (m == 0 or n == 0): return 0 if (dp[m][n] != -1): return dp[m][n] if X[m - 1] == Y[n - 1]: dp[m][n] = 1 + lcs(X, Y, m - 1, n - 1, dp) return dp[m][n] dp[m][n] = max(lcs(X, Y, m, n - 1, dp), lcs(X, Y, m - 1, n, dp)) return dp[m][n] # Driver code X = 'AGGTAB' Y = 'GXTXAYB' m = len(X) n = len(Y) dp = [[-1 for i in range(n + 1)]for j in range(m + 1)] print(f'Length of LCS is {lcs(X, Y, m, n, dp)}') # This code is contributed by shinjanpatra>Javascript
/* C# Naive recursive implementation of LCS problem */ using System; class GFG { /* Returns length of LCS for X[0..m-1], Y[0..n-1] */ static int lcs(char[] X, char[] Y, int m, int n, int[, ] L) { if (m == 0 || n == 0) return 0; if (L[m, n] != -1) return L[m, n]; if (X[m - 1] == Y[n - 1]) { L[m, n] = 1 + lcs(X, Y, m - 1, n - 1, L); return L[m, n]; } L[m, n] = max(lcs(X, Y, m, n - 1, L), lcs(X, Y, m - 1, n, L)); return L[m, n]; } /* Utility function to get max of 2 integers */ static int max(int a, int b) { return (a>b)? a : b; } public static void Main() { String s1 = 'AGGTAB'; Eilutė s2 = 'GXTXAYB'; char[] X = s1.ToCharArray(); char[] Y = s2.ToCharArray(); int m = X. Ilgis; int n = Y. Ilgis; int[, ] L = naujas int[m + 1, n + 1]; už (int i = 0; i<= m; i++) { for (int j = 0; j <= n; j++) { L[i, j] = -1; } } Console.Write('Length of LCS is' + ' ' + lcs(X, Y, m, n, L)); } } // This code is contributed by akshitsaxenaa09>
/* A Top-Down DP implementation of LCS problem */ /* Returns length of LCS for X[0..m-1], Y[0..n-1] */ function lcs(X, Y, m, n, dp) { if (m == 0 || n == 0) return 0; if (X[m - 1] == Y[n - 1]) return dp[m][n] = 1 + lcs(X, Y, m - 1, n - 1, dp); if (dp[m][n] != -1) { return dp[m][n]; } return dp[m][n] = Math.max(lcs(X, Y, m, n - 1, dp), lcs(X, Y, m - 1, n, dp)); } /* Driver code */ let X = 'AGGTAB'; let Y = 'GXTXAYB'; let m = X.length; let n = Y.length; let dp = new Array(m + 1); for(let i = 0; i < m + 1; i++) { dp[i] = new Array(n + 1).fill(-1); } console.log('Length of LCS is ' + lcs(X, Y, m, n, dp)); // This code is contributed by shinjanpatra>
IšvestisLaiko sudėtingumas: O(m * n), kur m ir n yra eilutės ilgiai. Python
Pagalbinė erdvė: O(m * n) Čia nepaisoma rekursyvios dėklo erdvės.Ilgiausia bendra seka (LCS) naudojant „Iš apačios į viršų“ (lentelių):
Galime naudoti šiuos veiksmus, kad įgyvendintume LCS dinaminio programavimo metodą.
- Sukurkite 2D masyvą dp[][] kurių eilutės ir stulpeliai lygūs kiekvienos įvesties eilutės ilgiui plius 1 [eilučių skaičius rodo indeksus S1 o stulpeliuose nurodomi indeksai S2 ].
- Pirmąją dp masyvo eilutę ir stulpelį inicijuokite į 0.
- Pakartokite per dp masyvo eilutes, pradedant nuo 1 (tarkime naudodami iteratorių i ).
- Kiekvienam i , kartokite visus stulpelius iš j = 1 iki n :
- Jeigu S1[i-1] yra lygus S2[j-1] , nustatykite dabartinį dp masyvo elementą į elemento vertę į ( dp[i-1][j-1] + 1 ).
- Kitu atveju nustatykite dabartinį dp masyvo elementą į didžiausią reikšmę dp[i-1][j] ir dp[i][j-1] .
- Po įdėtųjų kilpų paskutiniame dp masyvo elemente bus nurodytas LCS ilgis.
Norėdami geriau suprasti, žiūrėkite toliau pateiktą iliustraciją:
Iliustracija:
Tarkime, kad stygos yra S1 = AGGTAB ir S2 = GXTXAYB .
Java duomenų tipaiPirmas žingsnis: Iš pradžių sukurkite 8 x 7 dydžio 2D matricą (tarkim dp[][]), kurios pirmoji eilutė ir pirmas stulpelis užpildyti 0.
Dp lentelės kūrimas
Antras žingsnis: Traversas, kai i = 1. Kai j tampa 5, S1[0] ir S2[4] yra lygūs. Taigi dp[][] atnaujintas. Kitų elementų didžiausias dydis yra dp[i-1][j] ir dp[i][j-1]. (Šiuo atveju, jei abi reikšmės yra lygios, mes naudojome rodykles į ankstesnes eilutes).
1 eilutės užpildymas
Trečias žingsnis: S1[1] ir S2[0] yra vienodi (abu yra G). Taigi dp reikšmė tame langelyje atnaujinama. Likę elementai atnaujinami pagal sąlygas.
Užpildant eilutę Nr. 2
Ketvirtas žingsnis: Jei i = 3, S1[2] ir S2[0] vėl yra vienodi. Atnaujinimai yra tokie.
Užpildykite eilutę Nr. 3
Penktas žingsnis: Jei i = 4, matome, kad S1[3] ir S2[2] yra vienodi. Taigi dp[4][3] atnaujintas kaip dp[3][2] + 1 = 2.
4 eilutės užpildymas
Šeštas žingsnis: Čia matome, kad i = 5 ir j = 5 S1[4] ir S2[4] reikšmės yra vienodos (t. y. abi yra „A“). Taigi dp[5][5] atitinkamai atnaujinamas ir tampa 3.
5 eilutės užpildymas
Paskutinis žingsnis: Jei i = 6, žiūrėkite, kad paskutiniai abiejų eilučių simboliai yra vienodi (jie yra „B“). Todėl dp[6][7] reikšmė tampa 4.
Paskutinės eilutės užpildymas
Taigi gauname didžiausią bendros posekos ilgį kaip 4 .
Toliau pateikiamas LCS problemos įgyvendinimas lentelėje.
C++Java
// Dynamic Programming C++ implementation // of LCS problem #include using namespace std; // Returns length of LCS for X[0..m-1], // Y[0..n-1] int lcs(string X, string Y, int m, int n) { // Initializing a matrix of size // (m+1)*(n+1) int L[m + 1][n + 1]; // Following steps build L[m+1][n+1] // in bottom up fashion. Note that // L[i][j] contains length of LCS of // X[0..i-1] and Y[0..j-1] for (int i = 0; i <= m; i++) { for (int j = 0; j <= n; j++) if (i == 0 } // L[m][n] contains length of LCS // for X[0..n-1] and Y[0..m-1] return L[m][n]; } // Driver code int main() { string S1 = 'AGGTAB'; string S2 = 'GXTXAYB'; int m = S1.size(); int n = S2.size(); // Function call cout << 'Length of LCS is ' << lcs(S1, S2, m, n); return 0; }>
// Dynamic Programming Java implementation of LCS problem import java.util.*; public class LongestCommonSubsequence { // Returns length of LCS for X[0..m-1], Y[0..n-1] int lcs(String X, String Y, int m, int n) { int L[][] = new int[m + 1][n + 1]; // Following steps build L[m+1][n+1] in bottom up // fashion. Note that L[i][j] contains length of LCS // of X[0..i-1] and Y[0..j-1] for (int i = 0; i <= m; i++) { for (int j = 0; j <= n; j++) j == 0) L[i][j] = 0; else if (X.charAt(i - 1) == Y.charAt(j - 1)) L[i][j] = L[i - 1][j - 1] + 1; else L[i][j] = max(L[i - 1][j], L[i][j - 1]); } return L[m][n]; } // Utility function to get max of 2 integers int max(int a, int b) { return (a>b)? a : b; } public static void main(String[] args) { LongestCommonSubsequence lcs = new LongestCommonSubsequence(); Eilutė S1 = 'AGGTAB'; Eilutė S2 = 'GXTXAYB'; int m = S1.ilgis(); int n = S2.ilgis(); System.out.println('LCS ilgis yra' + ' ' + lcs.lcs(S1, S2, m, n)); } } // Šį kodą sukūrė Saket Kumar>>C# Javascript
// Dynamic Programming implementation of LCS problem using System; class GFG { // Returns length of LCS for X[0..m-1], Y[0..n-1] static int lcs(String X, String Y, int m, int n) { int[, ] L = new int[m + 1, n + 1]; // Following steps build L[m+1][n+1] // in bottom up fashion. // Note that L[i][j] contains length of // LCS of X[0..i-1] and Y[0..j-1] for (int i = 0; i <= m; i++) { for (int j = 0; j <= n; j++) j == 0) L[i, j] = 0; else if (X[i - 1] == Y[j - 1]) L[i, j] = L[i - 1, j - 1] + 1; else L[i, j] = max(L[i - 1, j], L[i, j - 1]); } return L[m, n]; } // Utility function to get max of 2 integers static int max(int a, int b) { return (a>b)? a : b; } // Tvarkyklės kodas public static void Main() { String S1 = 'AGGTAB'; Eilutė S2 = 'GXTXAYB'; int m = S1.Ilgis; int n = S2.Ilgis; Console.Write('LCS ilgis yra' + ' ' + lcs(S1, S2, m, n)); } } // Šį kodą sukūrė Sam007>>PHP
// Dynamic Programming C# // implementation of LCS problem function lcs($X , $Y, $m, $n) { // Following steps build L[m+1][n+1] // in bottom up fashion . // Note: L[i][j] contains length of // LCS of X[0..i-1] and Y[0..j-1] for ($i = 0; $i <= $m; $i++) { for ($j = 0; $j <= $n; $j++) if ($i == 0 } // L[m][n] contains the length of // LCS of X[0..n-1] & Y[0..m-1] return $L[$m][$n]; } // Driver Code $S1 = 'AGGTAB'; $S2 = 'GXTXAYB'; $m = strlen($S1); $n = strlen($S2) ; echo 'Length of LCS is '; echo lcs($S1, $S2, $m, $n); // This code is contributed // by Shivi_Aggarwal ?>>>
IšvestisLength of LCS is 4>Laiko sudėtingumas: O(m * n), kuris yra daug geresnis nei blogiausio atvejo naivaus rekursyvaus diegimo laiko sudėtingumas.
Pagalbinė erdvė: O(m * n), nes algoritmas naudoja (m+1)*(n+1) dydžio masyvą bendrų eilučių ilgiui saugoti.Ilgiausia bendra seka (LCS) naudojant „iš apačios į viršų“ (erdvės optimizavimą):
- Taikant aukščiau pateiktą lentelių sudarymo metodą, mes naudojame L[i-1][j] ir L[i][j] ir tt, čia L[i-1] nurodo ankstesnę matricos L eilutę, o L[i] nurodo dabartinę eilutę.
- Erdvę galime optimizuoti naudodami du vektorius, iš kurių vienas yra ankstesnis, o kitas yra dabartinis.
- Kai vidinė for kilpa išeina, inicijuojame ankstesnį lygų srovei.
Žemiau pateikiamas įgyvendinimas:
C++Java
// Dynamic Programming C++ implementation // of LCS problem #include using namespace std; int longestCommonSubsequence(string& text1, string& text2) { int n = text1.size(); int m = text2.size(); // initializing 2 vectors of size m vectorankstesnis(m + 1, 0), kur(m + 1, 0); for (int idx2 = 0; idx2< m + 1; idx2++) cur[idx2] = 0; for (int idx1 = 1; idx1 < n + 1; idx1++) { for (int idx2 = 1; idx2 < m + 1; idx2++) { // if matching if (text1[idx1 - 1] == text2[idx2 - 1]) cur[idx2] = 1 + prev[idx2 - 1]; // not matching else cur[idx2] = 0 + max(cur[idx2 - 1], prev[idx2]); } prev = cur; } return cur[m]; } int main() { string S1 = 'AGGTAB'; string S2 = 'GXTXAYB'; // Function call cout << 'Length of LCS is ' << longestCommonSubsequence(S1, S2); return 0; }> Python
// Dynamic Programming Java implementation of LCS problem import java.util.Arrays; public class GFG { public static int longestCommonSubsequence(String text1, String text2) { int n = text1.length(); int m = text2.length(); // Initializing 2 arrays of size m int[] prev = new int[m + 1]; int[] cur = new int[m + 1]; for (int idx1 = 1; idx1 < n + 1; idx1++) { for (int idx2 = 1; idx2 < m + 1; idx2++) { // If matching if (text1.charAt(idx1 - 1) == text2.charAt(idx2 - 1)) cur[idx2] = 1 + prev[idx2 - 1]; // Not matching else cur[idx2] = Math.max(cur[idx2 - 1], prev[idx2]); } prev = Arrays.copyOf(cur, m + 1); } return cur[m]; } public static void main(String[] args) { String S1 = 'AGGTAB'; String S2 = 'GXTXAYB'; // Function call System.out.println('Length of LCS is ' + longestCommonSubsequence(S1, S2)); } }>C#
def longestCommonSubsequence(text1, text2): n = len(text1) m = len(text2) # Initializing two lists of size m prev = [0] * (m + 1) cur = [0] * (m + 1) for idx1 in range(1, n + 1): for idx2 in range(1, m + 1): # If characters are matching if text1[idx1 - 1] == text2[idx2 - 1]: cur[idx2] = 1 + prev[idx2 - 1] else: # If characters are not matching cur[idx2] = max(cur[idx2 - 1], prev[idx2]) prev = cur.copy() return cur[m] if __name__ == '__main__': S1 = 'AGGTAB' S2 = 'GXTXAYB' # Function call print('Length of LCS is', longestCommonSubsequence(S1, S2)) # This code is contributed by Rishabh Mathur>Javascript
using System; class Program { static int LongestCommonSubsequence(string text1, string text2) { int n = text1.Length; int m = text2.Length; // initializing 2 arrays of size m int[] prev = new int[m + 1]; int[] cur = new int[m + 1]; for (int idx2 = 0; idx2 < m + 1; idx2++) cur[idx2] = 0; for (int idx1 = 1; idx1 < n + 1; idx1++) { for (int idx2 = 1; idx2 < m + 1; idx2++) { // if matching if (text1[idx1 - 1] == text2[idx2 - 1]) cur[idx2] = 1 + prev[idx2 - 1]; // not matching else cur[idx2] = 0 + Math.Max(cur[idx2 - 1], prev[idx2]); } prev = cur; } return cur[m]; } static void Main() { string S1 = 'AGGTAB'; string S2 = 'GXTXAYB'; // Function call Console.WriteLine('Length of LCS is ' + LongestCommonSubsequence(S1, S2)); } }>
function longestCommonSubsequence(text1, text2) { const n = text1.length; const m = text2.length; // Initializing two arrays of size m let prev = new Array(m + 1).fill(0); let cur = new Array(m + 1).fill(0); for (let idx2 = 0; idx2 < m + 1; idx2++) { cur[idx2] = 0; } for (let idx1 = 1; idx1 < n + 1; idx1++) { for (let idx2 = 1; idx2 < m + 1; idx2++) { // If characters match if (text1[idx1 - 1] === text2[idx2 - 1]) { cur[idx2] = 1 + prev[idx2 - 1]; } // If characters don't match else { cur[idx2] = Math.max(cur[idx2 - 1], prev[idx2]); } } // Update the 'prev' array prev = [...cur]; } return cur[m]; } // Main function function main() { const S1 = 'AGGTAB'; const S2 = 'GXTXAYB'; // Function call console.log('Length of LCS is ' + longestCommonSubsequence(S1, S2)); } // Call the main function main();>
IšvestisLaiko sudėtingumas: O(m * n), kuris išlieka toks pat.
Pagalbinė erdvė: O(m), nes algoritmas naudoja du m dydžio matricas.