最长公共子序列的变种:带字符出现次数限制的最长公共子序列(进阶版:限制某些字符必须连续出现)
字数 1196 2025-11-04 22:27:03

最长公共子序列的变种:带字符出现次数限制的最长公共子序列(进阶版:限制某些字符必须连续出现)

题目描述:
给定两个字符串s和t,以及一个字符集合C和一个整数k。要求找到s和t的最长公共子序列,且满足:对于集合C中的每个字符,如果在子序列中出现,则必须连续出现至少k次。如果无法连续出现k次,则该字符不能出现在子序列中。

解题过程:

  1. 问题分析:
  • 这是LCS问题的变种,增加了字符出现次数的限制条件
  • 关键难点:需要跟踪每个字符的连续出现次数
  • 需要记录状态:当前匹配位置、字符连续出现情况
  1. 状态定义:
    定义dp[i][j][c][cnt]表示:
  • 考虑s的前i个字符和t的前j个字符
  • 当前正在匹配字符c(c=0表示没有正在匹配的字符)
  • 当前字符c已经连续出现了cnt次
  • 值为这种情况下能得到的最长公共子序列长度
  1. 状态转移:
    情况1:不匹配当前字符
    dp[i][j][c][cnt] = max(dp[i-1][j][c][cnt], dp[i][j-1][c][cnt])

情况2:s[i] = t[j],且等于当前匹配字符c

  • 如果c ≠ 0且s[i] = c:
    dp[i][j][c][cnt] = max(dp[i][j][c][cnt], dp[i-1][j-1][c][cnt-1] + 1)

情况3:s[i] = t[j],但不等于当前匹配字符c
子情况3.1:开始匹配新字符(c ∈ C)

  • 如果cnt ≥ k 或者 c = 0(之前没有匹配字符):
    dp[i][j][s[i]][1] = max(dp[i][j][s[i]][1], dp[i-1][j-1][c][cnt] + 1)

子情况3.2:开始匹配新字符(c ∉ C)

  • 可以直接开始匹配,无连续次数限制:
    dp[i][j][s[i]][1] = max(dp[i][j][s[i]][1], dp[i-1][j-1][c][cnt] + 1)
  1. 边界条件:
  • dp[0][j][c][cnt] = 0(s为空字符串)
  • dp[i][0][c][cnt] = 0(t为空字符串)
  • 初始状态:dp[0][0][0][0] = 0
  1. 结果计算:
    结果 = max{ dp[len(s)][len(t)][c][cnt] } 对所有c和cnt
  • 注意:如果c ∈ C,必须满足cnt ≥ k 或 cnt = 0
  1. 优化考虑:
  • 实际实现时,c可以用字符的ASCII码表示
  • cnt的最大值可以限制为k(超过k的部分没有额外意义)
  • 使用滚动数组优化空间复杂度

这个算法通过四维DP表跟踪字符连续出现情况,确保满足题目中的限制条件,时间复杂度为O(n×m×|字符集|×k)。

最长公共子序列的变种:带字符出现次数限制的最长公共子序列(进阶版:限制某些字符必须连续出现) 题目描述: 给定两个字符串s和t,以及一个字符集合C和一个整数k。要求找到s和t的最长公共子序列,且满足:对于集合C中的每个字符,如果在子序列中出现,则必须连续出现至少k次。如果无法连续出现k次,则该字符不能出现在子序列中。 解题过程: 问题分析: 这是LCS问题的变种,增加了字符出现次数的限制条件 关键难点:需要跟踪每个字符的连续出现次数 需要记录状态:当前匹配位置、字符连续出现情况 状态定义: 定义dp[ i][ j][ c][ cnt ]表示: 考虑s的前i个字符和t的前j个字符 当前正在匹配字符c(c=0表示没有正在匹配的字符) 当前字符c已经连续出现了cnt次 值为这种情况下能得到的最长公共子序列长度 状态转移: 情况1:不匹配当前字符 dp[ i][ j][ c][ cnt] = max(dp[ i-1][ j][ c][ cnt], dp[ i][ j-1][ c][ cnt ]) 情况2:s[ i] = t[ j ],且等于当前匹配字符c 如果c ≠ 0且s[ i ] = c: dp[ i][ j][ c][ cnt] = max(dp[ i][ j][ c][ cnt], dp[ i-1][ j-1][ c][ cnt-1 ] + 1) 情况3:s[ i] = t[ j ],但不等于当前匹配字符c 子情况3.1:开始匹配新字符(c ∈ C) 如果cnt ≥ k 或者 c = 0(之前没有匹配字符): dp[ i][ j][ s[ i]][ 1] = max(dp[ i][ j][ s[ i]][ 1], dp[ i-1][ j-1][ c][ cnt ] + 1) 子情况3.2:开始匹配新字符(c ∉ C) 可以直接开始匹配,无连续次数限制: dp[ i][ j][ s[ i]][ 1] = max(dp[ i][ j][ s[ i]][ 1], dp[ i-1][ j-1][ c][ cnt ] + 1) 边界条件: dp[ 0][ j][ c][ cnt ] = 0(s为空字符串) dp[ i][ 0][ c][ cnt ] = 0(t为空字符串) 初始状态:dp[ 0][ 0][ 0][ 0 ] = 0 结果计算: 结果 = max{ dp[ len(s)][ len(t)][ c][ cnt ] } 对所有c和cnt 注意:如果c ∈ C,必须满足cnt ≥ k 或 cnt = 0 优化考虑: 实际实现时,c可以用字符的ASCII码表示 cnt的最大值可以限制为k(超过k的部分没有额外意义) 使用滚动数组优化空间复杂度 这个算法通过四维DP表跟踪字符连续出现情况,确保满足题目中的限制条件,时间复杂度为O(n×m×|字符集|×k)。