最长公共子序列的变种:带限制的最长公共子序列(限制子序列必须包含某个特定子串)
字数 904 2025-10-30 17:43:25

最长公共子序列的变种:带限制的最长公共子序列(限制子序列必须包含某个特定子串)

题目描述:
给定两个字符串s1和s2,以及一个限制字符串t。要求找出s1和s2的最长公共子序列,且这个公共子序列必须包含t作为其子串(即t必须是这个公共子序列的连续部分)。

示例:
s1 = "abcde", s2 = "ace", t = "c"
最长公共子序列是 "ace",其中"c"是连续部分,满足条件

解题思路:
这个问题可以分解为三个部分的组合:t之前的部分、t本身、t之后的部分。

详细解题步骤:

  1. 预处理阶段:
    我们需要计算四个二维DP表:
  • dp_pre[i][j]: s1前i个字符和s2前j个字符的LCS长度
  • dp_suf[i][j]: s1从第i个字符开始到结尾,和s2从第j个字符开始到结尾的LCS长度
  • match_pre[i][j]: 在s1前i个字符和s2前j个字符中,t能够匹配完成的最大前缀长度
  • match_suf[i][j]: 在s1从第i个字符开始到结尾,和s2从第j个字符开始到结尾中,t能够匹配完成的最大后缀长度
  1. 主要算法步骤:
    步骤1:计算标准的LCS预处理表
# dp_pre[i][j] = s1[0:i]和s2[0:j]的LCS长度
for i in range(1, len(s1)+1):
    for j in range(1, len(s2)+1):
        if s1[i-1] == s2[j-1]:
            dp_pre[i][j] = dp_pre[i-1][j-1] + 1
        else:
            dp_pre[i][j] = max(dp_pre[i-1][j], dp_pre[i][j-1])

步骤2:计算反向的LCS表(从后往前)

# dp_suf[i][j] = s1[i:]和s2[j:]的LCS长度
for i in range(len(s1)-1, -1, -1):
    for j in range(len(s2)-1, -1, -1):
        if s1[i] == s2[j]:
            dp_suf[i][j] = dp_suf[i+1][j+1] + 1
        else:
            dp_suf[i][j] = max(dp_suf[i+1][j], dp_suf[i][j+1])

步骤3:计算t在s1和s2中的匹配情况
我们需要找到所有位置(i,j),使得从s1的i位置和s2的j位置开始,能够完整匹配t

步骤4:组合结果
对于每个可能匹配t的位置对(i,j),其中t在s1中从i开始匹配,在s2中从j开始匹配:
结果 = dp_pre[i][j] + len(t) + dp_suf[i+len(t)][j+len(t)]

  1. 边界情况处理:
  • 如果t为空字符串,问题退化为标准LCS
  • 如果t比s1或s2长,直接返回0
  • 如果t根本不在s1和s2的公共子序列中出现,返回0
  1. 时间复杂度分析:
    预处理阶段:O(n×m),其中n和m分别是s1和s2的长度
    匹配阶段:O(k×n×m),其中k是t的长度
    总时间复杂度:O(n×m×k)

这个算法的关键在于将复杂问题分解为几个标准的子问题,然后通过组合这些子问题的解来得到最终答案。

最长公共子序列的变种:带限制的最长公共子序列(限制子序列必须包含某个特定子串) 题目描述: 给定两个字符串s1和s2,以及一个限制字符串t。要求找出s1和s2的最长公共子序列,且这个公共子序列必须包含t作为其子串(即t必须是这个公共子序列的连续部分)。 示例: s1 = "abcde", s2 = "ace", t = "c" 最长公共子序列是 "ace",其中"c"是连续部分,满足条件 解题思路: 这个问题可以分解为三个部分的组合:t之前的部分、t本身、t之后的部分。 详细解题步骤: 预处理阶段: 我们需要计算四个二维DP表: dp_ pre[ i][ j ]: s1前i个字符和s2前j个字符的LCS长度 dp_ suf[ i][ j ]: s1从第i个字符开始到结尾,和s2从第j个字符开始到结尾的LCS长度 match_ pre[ i][ j ]: 在s1前i个字符和s2前j个字符中,t能够匹配完成的最大前缀长度 match_ suf[ i][ j ]: 在s1从第i个字符开始到结尾,和s2从第j个字符开始到结尾中,t能够匹配完成的最大后缀长度 主要算法步骤: 步骤1:计算标准的LCS预处理表 步骤2:计算反向的LCS表(从后往前) 步骤3:计算t在s1和s2中的匹配情况 我们需要找到所有位置(i,j),使得从s1的i位置和s2的j位置开始,能够完整匹配t 步骤4:组合结果 对于每个可能匹配t的位置对(i,j),其中t在s1中从i开始匹配,在s2中从j开始匹配: 结果 = dp_ pre[ i][ j] + len(t) + dp_ suf[ i+len(t)][ j+len(t) ] 边界情况处理: 如果t为空字符串,问题退化为标准LCS 如果t比s1或s2长,直接返回0 如果t根本不在s1和s2的公共子序列中出现,返回0 时间复杂度分析: 预处理阶段:O(n×m),其中n和m分别是s1和s2的长度 匹配阶段:O(k×n×m),其中k是t的长度 总时间复杂度:O(n×m×k) 这个算法的关键在于将复杂问题分解为几个标准的子问题,然后通过组合这些子问题的解来得到最终答案。