最长公共子序列的变种:带字符权重的最长公共子序列(进阶版:允许负权重且要求子序列权重和非负,同时限制某些字符必须连续出现)
字数 929 2025-11-07 22:14:45

最长公共子序列的变种:带字符权重的最长公共子序列(进阶版:允许负权重且要求子序列权重和非负,同时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,每个字符有一个权重(可能为负数)。要求找到s和t的一个公共子序列,使得该子序列的权重和最大(非负),并且满足以下条件:子序列中某些特定字符(给定集合)必须连续出现(即如果该字符出现在子序列中,那么它必须连续出现至少k次,k为给定值)。

解题过程:

  1. 问题分析:

    • 这是LCS的增强版,增加了三个约束:字符权重(可负)、权重和非负、特定字符必须连续出现
    • 需要同时考虑子序列的匹配、权重累计和连续性约束
  2. 状态定义:

    • dp[i][j][w]表示考虑s的前i个字符和t的前j个字符,当前权重和为w时的最长匹配长度
    • 但由于权重范围可能很大,我们改为:dp[i][j]表示以s[i]和t[j]结尾的最大权重公共子序列
    • 增加状态cnt[c]记录当前字符c的连续出现次数
  3. 状态转移方程:

    • 基础情况:dp[0][j] = dp[i][0] = 0
    • 当s[i] == t[j]时:
      • 如果s[i]是必须连续出现的字符:
        • 如果前一个字符也是s[i]:dp[i][j] = max(dp[i][j], dp[i-1][j-1] + weight[s[i]])
        • 否则需要检查是否满足最小连续次数要求
      • 否则:dp[i][j] = max(dp[i][j], dp[i-1][j-1] + weight[s[i]])
    • 不考虑当前匹配:dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i][j-1])
  4. 连续性约束处理:

    • 对于必须连续出现的字符,维护连续计数器
    • 当字符变化时,检查前一个字符序列是否满足最小长度要求
    • 如果不满足,需要回退到上一个有效状态
  5. 权重非负约束:

    • 在状态转移过程中,如果权重和变为负数,则放弃当前路径
    • 只记录权重非负的状态
  6. 算法优化:

    • 使用滚动数组优化空间复杂度
    • 预处理必须连续出现的字符集合
    • 对于权重计算,使用前缀和优化

这个问题的难点在于同时处理多种约束条件,需要仔细设计状态转移方程来确保所有约束都被满足。

最长公共子序列的变种:带字符权重的最长公共子序列(进阶版:允许负权重且要求子序列权重和非负,同时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,每个字符有一个权重(可能为负数)。要求找到s和t的一个公共子序列,使得该子序列的权重和最大(非负),并且满足以下条件:子序列中某些特定字符(给定集合)必须连续出现(即如果该字符出现在子序列中,那么它必须连续出现至少k次,k为给定值)。 解题过程: 问题分析: 这是LCS的增强版,增加了三个约束:字符权重(可负)、权重和非负、特定字符必须连续出现 需要同时考虑子序列的匹配、权重累计和连续性约束 状态定义: dp[ i][ j][ w ]表示考虑s的前i个字符和t的前j个字符,当前权重和为w时的最长匹配长度 但由于权重范围可能很大,我们改为:dp[ i][ j]表示以s[ i]和t[ j ]结尾的最大权重公共子序列 增加状态cnt[ c ]记录当前字符c的连续出现次数 状态转移方程: 基础情况:dp[ 0][ j] = dp[ i][ 0 ] = 0 当s[ i] == t[ j ]时: 如果s[ i ]是必须连续出现的字符: 如果前一个字符也是s[ i]:dp[ i][ j] = max(dp[ i][ j], dp[ i-1][ j-1] + weight[ s[ i] ]) 否则需要检查是否满足最小连续次数要求 否则:dp[ i][ j] = max(dp[ i][ j], dp[ i-1][ j-1] + weight[ s[ i] ]) 不考虑当前匹配:dp[ i][ j] = max(dp[ i-1][ j], dp[ i][ j-1 ]) 连续性约束处理: 对于必须连续出现的字符,维护连续计数器 当字符变化时,检查前一个字符序列是否满足最小长度要求 如果不满足,需要回退到上一个有效状态 权重非负约束: 在状态转移过程中,如果权重和变为负数,则放弃当前路径 只记录权重非负的状态 算法优化: 使用滚动数组优化空间复杂度 预处理必须连续出现的字符集合 对于权重计算,使用前缀和优化 这个问题的难点在于同时处理多种约束条件,需要仔细设计状态转移方程来确保所有约束都被满足。