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k次)
字数 1444 2025-11-09 10:28:30

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k次)

题目描述
给定两个字符串 s1s2,每个字符有一个权重(可能为负数)。要求找到 s1s2 的一个公共子序列,满足以下条件:

  1. 子序列的权重和(即所有字符权重之和)非负。
  2. 子序列中某些指定字符(例如字符 'a')必须连续出现至少 k 次(若出现)。
  3. 目标是使子序列的权重和尽可能大。

示例
s1 = "aabc", s2 = "aacb",字符权重:'a':2,'b':-1,'c':3,要求 'a' 必须连续出现至少 k=2 次。
解:公共子序列 "aac" 的权重和为 2+2+3=7(非负),但 'a' 未连续出现至少2次(中间有 'c' 隔开);子序列 "aa" 权重和为 2+2=4,且 'a' 连续出现2次,满足条件。


解题步骤

1. 问题分析
本题结合了多种约束:

  • 公共子序列(LCS)的基本结构。
  • 字符权重和需非负。
  • 特定字符必须连续出现至少 k 次。
    需设计动态规划状态同时跟踪这些条件。

2. 状态设计
定义 dp[i][j][w][c][t]

  • i:考虑 s1 的前 i 个字符。
  • j:考虑 s2 的前 j 个字符。
  • w:当前子序列的权重和(可能为负,需离散化或偏移处理)。
  • c:当前连续字符的计数(针对特定字符,如 'a')。
  • t:标记是否已满足连续出现至少 k 次的条件(0/1)。

状态转移

  1. 不选当前字符:继承 dp[i-1][j][w][c][t]dp[i][j-1][w][c][t]
  2. 选当前字符(仅当 s1[i-1] == s2[j-1]):
    • 设字符为 ch,权重为 weight
    • ch 不是特定字符(无需连续出现约束):
      • 重置连续计数 c=0(因字符类型改变)。
      • 新权重 w' = w + weight
      • 继承之前的 t
    • ch 是特定字符(如 'a'):
      • 连续计数 c' = c + 1(若前一个字符也是 'a')或 c' = 1(否则)。
      • 更新 t':若 c' >= k,则标记 t'=1,否则继承 t
    • 更新 dp[i][j][w'][c'][t']

3. 权重偏移处理
权重可能为负,需将权重范围平移至非负区间。设最小可能权重和为 min_w,定义偏移量 offset = -min_w,则实际状态中 w 存储 原始权重 + offset

4. 初始化和边界

  • dp[0][0][offset][0][0] = 0(空序列权重为0,连续计数0,未满足条件)。
  • 其他状态初始为负无穷(表示不可达)。

5. 结果提取
遍历所有 ijw(需满足 w - offset >= 0)、ct=1(已满足连续条件),取最大权重和。

6. 优化
状态数可能较大,需根据实际权重范围离散化。若 k 较大,可限制连续计数 c 的最大值为 k(因超过 k 不影响条件判断)。


总结
本题通过扩展状态维度,同时跟踪权重和、连续计数和条件标记,将复杂约束融入动态规划框架。关键在于合理设计状态转移,处理权重偏移,并优化状态空间。

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k次) 题目描述 给定两个字符串 s1 和 s2 ,每个字符有一个权重(可能为负数)。要求找到 s1 和 s2 的一个公共子序列,满足以下条件: 子序列的权重和(即所有字符权重之和)非负。 子序列中某些指定字符(例如字符 'a' )必须连续出现至少 k 次(若出现)。 目标是使子序列的权重和尽可能大。 示例 s1 = "aabc" , s2 = "aacb" ,字符权重: 'a' :2, 'b' :-1, 'c' :3,要求 'a' 必须连续出现至少 k=2 次。 解:公共子序列 "aac" 的权重和为 2+2+3=7 (非负),但 'a' 未连续出现至少2次(中间有 'c' 隔开);子序列 "aa" 权重和为 2+2=4 ,且 'a' 连续出现2次,满足条件。 解题步骤 1. 问题分析 本题结合了多种约束: 公共子序列(LCS)的基本结构。 字符权重和需非负。 特定字符必须连续出现至少 k 次。 需设计动态规划状态同时跟踪这些条件。 2. 状态设计 定义 dp[i][j][w][c][t] : i :考虑 s1 的前 i 个字符。 j :考虑 s2 的前 j 个字符。 w :当前子序列的权重和(可能为负,需离散化或偏移处理)。 c :当前连续字符的计数(针对特定字符,如 'a' )。 t :标记是否已满足连续出现至少 k 次的条件(0/1)。 状态转移 : 不选当前字符 :继承 dp[i-1][j][w][c][t] 或 dp[i][j-1][w][c][t] 。 选当前字符 (仅当 s1[i-1] == s2[j-1] ): 设字符为 ch ,权重为 weight 。 若 ch 不是特定字符(无需连续出现约束): 重置连续计数 c=0 (因字符类型改变)。 新权重 w' = w + weight 。 继承之前的 t 。 若 ch 是特定字符(如 'a' ): 连续计数 c' = c + 1 (若前一个字符也是 'a' )或 c' = 1 (否则)。 更新 t' :若 c' >= k ,则标记 t'=1 ,否则继承 t 。 更新 dp[i][j][w'][c'][t'] 。 3. 权重偏移处理 权重可能为负,需将权重范围平移至非负区间。设最小可能权重和为 min_w ,定义偏移量 offset = -min_w ,则实际状态中 w 存储 原始权重 + offset 。 4. 初始化和边界 dp[0][0][offset][0][0] = 0 (空序列权重为0,连续计数0,未满足条件)。 其他状态初始为负无穷(表示不可达)。 5. 结果提取 遍历所有 i 、 j 、 w (需满足 w - offset >= 0 )、 c 、 t=1 (已满足连续条件),取最大权重和。 6. 优化 状态数可能较大,需根据实际权重范围离散化。若 k 较大,可限制连续计数 c 的最大值为 k (因超过 k 不影响条件判断)。 总结 本题通过扩展状态维度,同时跟踪权重和、连续计数和条件标记,将复杂约束融入动态规划框架。关键在于合理设计状态转移,处理权重偏移,并优化状态空间。