C++ 中的最短公共超序列


假設我們有兩個字串 str1 和 str2,我們需要找到一個最短的字串,它同時包含 str1 和 str2 作為子序列。可能存在多個結果,因此我們只需要返回其中一個。

如你所知,如果從字串 T 中刪除一些字元(可能為 0 個,並且這些字元可以從 T 中的任意位置選擇)得到字串 S,則稱字串 S 為字串 T 的子序列。

因此,如果輸入為 "acab" 和 "bac",則輸出將為 "bacab",這是因為這兩個給定的字串都是其子序列。

為了解決這個問題,我們將遵循以下步驟:

  • 定義一個函式 getLCS(),它將接收 s1 和 s2 作為輸入,

  • ret := 空字串

  • n := s1 的大小,m := s2 的大小

  • 定義一個大小為 (n + 1) x (m + 1) 的二維陣列 dp

  • i := n,j := m

  • s1 := 在 s1 前面連線空字串

  • s2 := 在 s2 前面連線空字串

  • 對於初始化 i := 1,當 i <= n 時,更新(i 增加 1),執行以下操作:

    • 對於初始化 j := 1,當 j <= m 時,更新(j 增加 1),執行以下操作:

      • 如果 s1[i] 與 s2[j] 相同,則:

        • dp[i, j] := 1 + dp[i - 1, j - 1]

      • 否則

        • dp[i, j] := dp[i - 1, j] 和 dp[i, j - 1] 的最大值

  • 當 (i 非零且 j 非零) 時,執行以下操作:

    • 如果 dp[i, j] 與 dp[i - 1, j] 相同,則:

      • (i 減 1)

      • 忽略以下部分,跳到下一個迭代

    • 如果 dp[i, j] 與 dp[i, j - 1] 相同,則:

      • (j 減 1)

      • 忽略以下部分,跳到下一個迭代

    • ret := ret + s1[i]

    • (i 減 1)

    • (j 減 1)

  • 反轉陣列 ret

  • 返回 ret

  • 從主方法執行以下操作:

  • s3 := getLCS(str1, str2)

  • ret := 空字串,i := 0,j := 0,k := 0

  • 當 k < s3 的大小 時,執行以下操作:

    • 如果 i < str1 的大小 且 str1[i] 不等於 s3[k],則:

      • ret := ret + str1[i]

      • (i 增加 1)

      • 忽略以下部分,跳到下一個迭代

    • 如果 j < str2 的大小 且 str2[j] 不等於 s3[k],則:

      • ret := ret + str2[j]

      • (j 增加 1)

      • 忽略以下部分,跳到下一個迭代

    • ret := ret + s3[k]

    • (i、j、k 增加 1)

  • 當 i < str1 的大小 時,執行以下操作:

    • ret := ret + str1[i]

    • (i 增加 1)

  • 當 j < str2 的大小 時,執行以下操作:

    • ret := ret + str2[j]

    • (j 增加 1)

  • 返回 ret

讓我們看看下面的實現來更好地理解:

示例

 現場演示

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
class Solution {
   public:
   string shortestCommonSupersequence(string str1, string str2){
      string s3 = getLCS(str1, str2);
      string ret = "";
      int i = 0;
      int j = 0;
      int k = 0;
      while (k < s3.size()) {
         if (i < str1.size() && str1[i] != s3[k]) {
            ret += str1[i];
            i++;
            continue;
         }
         if (j < str2.size() && str2[j] != s3[k]) {
            ret += str2[j];
            j++;
            continue;
         }
         ret += s3[k];
         k++;
         i++;
         j++;
      }
      while (i < str1.size()) {
         ret += str1[i];
         i++;
      }
      while (j < str2.size()) {
         ret += str2[j];
         j++;
      }
      return ret;
   }
   string getLCS(string s1, string s2){
      string ret = "";
      int n = s1.size();
      int m = s2.size();
      vector<vector<int> > dp(n + 1, vector<int>(m + 1));
      int i = n;
      int j = m;
      s1 = " " + s1;
      s2 = " " + s2;
      for (int i = 1; i <= n; i++) {
         for (int j = 1; j <= m; j++) {
            if (s1[i] == s2[j]) {
               dp[i][j] = 1 + dp[i - 1][j - 1];
            } else {
               dp[i][j] = max(dp[i - 1][j], dp[i][j - 1]);
            }
         }
      }
      while (i && j) {
         if (dp[i][j] == dp[i - 1][j]) {
            i--;
            continue;
         }
         if (dp[i][j] == dp[i][j - 1]) {
            j--;
            continue;
         }
         ret += s1[i];
         i--;
         j--;
      }
      reverse(ret.begin(), ret.end());
      return ret;
   }
};
main(){
   Solution ob;
   cout << (ob.shortestCommonSupersequence("acab", "bac"));
}

輸入

"acab", "bac"

輸出

bacab

更新於: 2020年6月4日

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