区间动态规划例题:最长重复子数组问题(带重叠限制)
字数 947 2025-11-19 15:44:35

区间动态规划例题:最长重复子数组问题(带重叠限制)

题目描述:
给定两个整数数组A和B,要求找到这两个数组中具有相同子数组长度的最长重复子数组。但是这里有一个额外的限制条件:在匹配过程中,允许子数组有最多k个位置不匹配(即允许最多k个字符不同),同时要求匹配的子数组在各自数组中的位置不能有重叠。

解题过程:

  1. 问题分析:
  • 我们需要在两个数组A和B中找到最长的公共子数组
  • 允许最多k个位置不匹配,这增加了问题的灵活性
  • 位置不能重叠意味着一旦某个子数组被匹配,其中的元素不能再用于其他匹配
  1. 状态定义:
    定义dp[i][j][e]表示以数组A的第i个位置和数组B的第j个位置结尾,且允许最多e个不匹配位置时的最长公共子数组长度。

  2. 状态转移方程:

  • 如果A[i] == B[j]:
    dp[i][j][e] = dp[i-1][j-1][e] + 1
  • 如果A[i] != B[j]:
    • 如果e > 0(还有不匹配名额):
      dp[i][j][e] = dp[i-1][j-1][e-1] + 1
    • 如果e = 0:
      dp[i][j][e] = 0
  1. 重叠处理:
    由于要求匹配的子数组不能重叠,我们需要在计算过程中记录哪些位置已经被使用。这可以通过维护一个标记数组来实现,标记每个位置是否已经被匹配。

  2. 算法步骤:
    步骤1:初始化三维dp数组,大小为(lenA)+1 × (lenB)+1 × (k+1),初始值为0
    步骤2:初始化标记数组usedA和usedB,记录A和B中每个位置是否被使用
    步骤3:遍历所有可能的起始位置组合(i,j)和所有可能的错误数量e
    步骤4:对于每个状态,如果当前位置未被使用,根据状态转移方程更新dp值
    步骤5:记录找到的最长公共子数组长度及其位置
    步骤6:更新标记数组,标记已匹配的位置

  3. 复杂度分析:

  • 时间复杂度:O(n×m×k),其中n和m分别是数组A和B的长度
  • 空间复杂度:O(n×m×k)
  1. 优化考虑:
  • 可以使用滚动数组优化空间复杂度到O(m×k)
  • 对于大规模数据,可以考虑使用哈希和二分搜索来优化

这个问题的难点在于如何处理位置不重叠的限制条件,需要在动态规划的过程中同步维护使用状态,确保找到的公共子数组不会相互冲突。

区间动态规划例题:最长重复子数组问题(带重叠限制) 题目描述: 给定两个整数数组A和B,要求找到这两个数组中具有相同子数组长度的最长重复子数组。但是这里有一个额外的限制条件:在匹配过程中,允许子数组有最多k个位置不匹配(即允许最多k个字符不同),同时要求匹配的子数组在各自数组中的位置不能有重叠。 解题过程: 问题分析: 我们需要在两个数组A和B中找到最长的公共子数组 允许最多k个位置不匹配,这增加了问题的灵活性 位置不能重叠意味着一旦某个子数组被匹配,其中的元素不能再用于其他匹配 状态定义: 定义dp[ i][ j][ e ]表示以数组A的第i个位置和数组B的第j个位置结尾,且允许最多e个不匹配位置时的最长公共子数组长度。 状态转移方程: 如果A[ i] == B[ j ]: dp[ i][ j][ e] = dp[ i-1][ j-1][ e ] + 1 如果A[ i] != B[ j ]: 如果e > 0(还有不匹配名额): dp[ i][ j][ e] = dp[ i-1][ j-1][ e-1 ] + 1 如果e = 0: dp[ i][ j][ e ] = 0 重叠处理: 由于要求匹配的子数组不能重叠,我们需要在计算过程中记录哪些位置已经被使用。这可以通过维护一个标记数组来实现,标记每个位置是否已经被匹配。 算法步骤: 步骤1:初始化三维dp数组,大小为(lenA)+1 × (lenB)+1 × (k+1),初始值为0 步骤2:初始化标记数组usedA和usedB,记录A和B中每个位置是否被使用 步骤3:遍历所有可能的起始位置组合(i,j)和所有可能的错误数量e 步骤4:对于每个状态,如果当前位置未被使用,根据状态转移方程更新dp值 步骤5:记录找到的最长公共子数组长度及其位置 步骤6:更新标记数组,标记已匹配的位置 复杂度分析: 时间复杂度:O(n×m×k),其中n和m分别是数组A和B的长度 空间复杂度:O(n×m×k) 优化考虑: 可以使用滚动数组优化空间复杂度到O(m×k) 对于大规模数据,可以考虑使用哈希和二分搜索来优化 这个问题的难点在于如何处理位置不重叠的限制条件,需要在动态规划的过程中同步维护使用状态,确保找到的公共子数组不会相互冲突。