最长公共子序列的变种:带字符替换限制的最长公共子序列(进阶版:允许部分字符替换为通配符)
字数 1040 2025-11-03 18:00:43

最长公共子序列的变种:带字符替换限制的最长公共子序列(进阶版:允许部分字符替换为通配符)

题目描述:
给定两个字符串s1和s2,以及一个字符替换限制规则。规则定义了一个映射关系,表示某些字符可以被替换为特定的通配符(如'*'),但替换操作有次数限制。具体来说:

  • 每个字符可以被替换为通配符的次数有限制
  • 通配符可以匹配任意字符(包括空字符)
  • 目标是在满足替换限制的条件下,找到s1和s2的最长公共子序列

解题过程:

  1. 问题分析:
    这是一个带约束条件的最长公共子序列(LCS)问题。与标准LCS不同,这里允许字符替换操作,但替换操作受到限制。我们需要在动态规划状态中记录替换操作的使用情况。

  2. 状态定义:
    定义dp[i][j][k]表示考虑s1的前i个字符和s2的前j个字符,在使用不超过k次替换操作的情况下,能得到的最长公共子序列长度。

  3. 状态转移方程:
    对于每个位置(i, j, k),考虑三种情况:

情况1:不匹配当前字符
dp[i][j][k] = max(dp[i-1][j][k], dp[i][j-1][k])

情况2:字符直接匹配(s1[i] == s2[j])
dp[i][j][k] = max(dp[i][j][k], dp[i-1][j-1][k] + 1)

情况3:使用替换操作
如果允许将s1[i]替换为通配符来匹配s2[j],且k > 0:
dp[i][j][k] = max(dp[i][j][k], dp[i-1][j-1][k-1] + 1)

如果允许将s2[j]替换为通配符来匹配s1[i],且k > 0:
dp[i][j][k] = max(dp[i][j][k], dp[i-1][j-1][k-1] + 1)

  1. 边界条件:
  • 当i = 0或j = 0时,dp[i][j][k] = 0(空字符串的LCS长度为0)
  • 当k < 0时,值为负无穷(不可行状态)
  1. 算法实现:
    使用三重循环遍历所有可能的状态,按i, j, k递增的顺序计算dp值。

  2. 复杂度分析:
    时间复杂度:O(n×m×K),其中n和m分别是两个字符串的长度,K是最大允许的替换次数。
    空间复杂度:O(n×m×K),可通过滚动数组优化到O(m×K)。

这个算法通过引入替换次数的维度,在标准LCS的基础上增加了对替换操作的限制处理,能够有效解决带字符替换限制的LCS问题。

最长公共子序列的变种:带字符替换限制的最长公共子序列(进阶版:允许部分字符替换为通配符) 题目描述: 给定两个字符串s1和s2,以及一个字符替换限制规则。规则定义了一个映射关系,表示某些字符可以被替换为特定的通配符(如'* '),但替换操作有次数限制。具体来说: 每个字符可以被替换为通配符的次数有限制 通配符可以匹配任意字符(包括空字符) 目标是在满足替换限制的条件下,找到s1和s2的最长公共子序列 解题过程: 问题分析: 这是一个带约束条件的最长公共子序列(LCS)问题。与标准LCS不同,这里允许字符替换操作,但替换操作受到限制。我们需要在动态规划状态中记录替换操作的使用情况。 状态定义: 定义dp[ i][ j][ k ]表示考虑s1的前i个字符和s2的前j个字符,在使用不超过k次替换操作的情况下,能得到的最长公共子序列长度。 状态转移方程: 对于每个位置(i, j, k),考虑三种情况: 情况1:不匹配当前字符 dp[ i][ j][ k] = max(dp[ i-1][ j][ k], dp[ i][ j-1][ k ]) 情况2:字符直接匹配(s1[ i] == s2[ j ]) dp[ i][ j][ k] = max(dp[ i][ j][ k], dp[ i-1][ j-1][ k ] + 1) 情况3:使用替换操作 如果允许将s1[ i]替换为通配符来匹配s2[ j ],且k > 0: dp[ i][ j][ k] = max(dp[ i][ j][ k], dp[ i-1][ j-1][ k-1 ] + 1) 如果允许将s2[ j]替换为通配符来匹配s1[ i ],且k > 0: dp[ i][ j][ k] = max(dp[ i][ j][ k], dp[ i-1][ j-1][ k-1 ] + 1) 边界条件: 当i = 0或j = 0时,dp[ i][ j][ k ] = 0(空字符串的LCS长度为0) 当k < 0时,值为负无穷(不可行状态) 算法实现: 使用三重循环遍历所有可能的状态,按i, j, k递增的顺序计算dp值。 复杂度分析: 时间复杂度:O(n×m×K),其中n和m分别是两个字符串的长度,K是最大允许的替换次数。 空间复杂度:O(n×m×K),可通过滚动数组优化到O(m×K)。 这个算法通过引入替换次数的维度,在标准LCS的基础上增加了对替换操作的限制处理,能够有效解决带字符替换限制的LCS问题。