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最快方法求最长上升子序列(LIS)+最长公共子序列(LCS)模板(C/C++)

目录

1  LIS算法(最长上升子序列)

1.1  简介

1.2  代码

1.3  相关解释

2  LCS算法(最长公共子序列)

2.1  简介

2.2  代码(动态规划,时间复杂度O(nlogn))

2.3  特殊情况下的优化


1  LIS算法(最长上升子序列)

1.1  简介

LIS(Longest Increasing Subsequence)最长上升子序列
一个数的序列bi,当b1 < b2 < … < bS的时候,我们称这个序列是上升的。对于给定的一个序列(a1, a2, …, aN),我们可以得到一些上升的子序列(ai1, ai2, …, aiK),这里1 <= i1 < i2 < … < iK <= N。
比如,对于序列(1, 7, 3, 5, 9, 4, 8),有它的一些上升子序列,如(1, 7), (3, 4, 8)等等。这些子序列中最长的长度是4,比如子序列(1, 3, 5, 8).
你的任务,就是对于给定的序列,求出最长上升子序列的长度。

1.2  代码

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int a[99999],dp[99999]; // a数组为数据,dp[i]表示长度为i+1的LIS结尾元素的最小值

int main()
{
    int n;
    while(cin>>n)//**解释1** 
    {
        for(int i=0; i<n; i++)
        {
            cin>>a[i];
            dp[i]=INT_MAX; // 初始化为无限大
        }
        int pos=0;    // 记录dp当前最后一位的下标
        dp[0]=a[0];   // dp[0]值显然为a[0]
        for(int i=1; i<n; i++)
        {
            if(a[i]>dp[pos])    // 若a[i]大于dp数组最大值,则直接添加
                dp[++pos] = a[i];
            else    // 否则找到dp中第一个大于等于a[i]的位置,用a[i]替换之。
                dp[lower_bound(dp,dp+pos+1,a[i])-dp]=a[i];  // 二分查找**解释2** 
        }
        cout<<pos+1<<endl;
    }
    return 0;
}

1.3  相关解释

解释1:循环用例

假设我们根据给定的数字a和b,计算a与b的和。

如果使用这段代码:

#include <iostream>

using namespace std;

int main(){
	int a, b;
	cin >> a >> b;
	cout << a + b << endl;
	return 0;
}

则只能输入一组a和b,计算结束后程序就会退出。想要再计算一组和,需要重新运行程序。

如果使用循环用例:

#include <iostream>

using namespace std;

int main(){
	int a, b;
	while(cin >> a >> b){
		cout << a + b << endl;
	}
	return 0;
}

则可以处理多组输入,并且返回多组输出。

解释2:二分法找第一个大于/小于某个数的函数

lower_bound( )和upper_bound( )都是利用二分查找的方法在一个排好序的数组中进行查找的。

在从小到大的排序数组中,

lower_bound( begin,end,num):从数组的[begin,end)二分查找第一个大于或等于num的数字,找到返回该数字的地址,不存在则返回end。通过返回的地址减去起始地址begin,得到找到数字在数组中的下标。

upper_bound( begin,end,num):从数组的[begin,end)二分查找第一个大于num的数字,找到返回该数字的地址,不存在则返回end。通过返回的地址减去起始地址begin,得到找到数字在数组中的下标。

2  LCS算法(最长公共子序列)

2.1  简介

LCS是Longest Common Subsequence的缩写,即最长公共子序列。一个序列,如果是两个或多个已知序列的子序列,且是所有子序列中最长的,则为最长公共子序列

比如,对于char x[]="aabcd";有顺序且相互相邻的aabc是其子序列,有顺序但是不相邻的abc也是其公共子序列。即,只要得出序列中各个元素属于所给出的数列,就是子序列。

再加上char y[]="12abcabcd";对比出才可以得出最长公共子序列abcd。

2.2  代码(动态规划,时间复杂度O(n*n))

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

int DP[1000][1000];   
int LCS_length(string a, string b)//长度 
{
    int M = a.size();
    int N = b.size();
    for(int i=1; i<=M; i++)
    {
        for(int j=1; j<=N; j++)
        {
            if(a[i-1] == b[j-1]) DP[i][j] = DP[i-1][j-1] + 1;//最好 
            else if(DP[i-1][j] >= DP[i][j-1]) DP[i][j] = DP[i-1][j];
            else  DP[i][j] = DP[i][j-1];
        }
    }
    return DP[M][N];
}

void LCS(string a, string b, int i, int j)//具体公共字符串 
{
    if(i==0 || j==0) return;//设置边界 
    if(a[i-1]==b[j-1])
    {
        LCS(a, b, i-1, j-1);
        cout<<a[i-1]; 
    }
    else if(DP[i-1][j] > DP[i][j-1]) LCS(a, b, i-1, j);
    else LCS(a, b, i, j-1);
}

int main()
{
    string a, b;
    cout<<"请输入两个字符串:"<<endl;
    while(cin>>a>>b && a!="#")
    {
        cout<<"最大公共子序列长度为:"<<LCS_length(a, b)<<endl;
        cout<<"最大公共子序列为:";
        LCS(a, b, a.size(), b.size());
        cout<<endl<<"请输入两个字符串:"<<endl;
    }
    return 0;
}

2.3  特殊情况下的优化(映射,时间复杂度O(nlogn))

特殊情况:一个序列没有重复元素,另一个序列随意

#include<bits/stdc++.h> //一个序列所有元素都不重复 
using namespace std;
map <int,int> ma; 
int n,m;
int s1[300009],s2[300009];
int a[300009],low[300009],len;

int main()
{
    cin>>n>>m;
    for(int i=1;i<=n;i++)
      cin>>s1[i];
    for(int i=1;i<=m;i++)
      cin>>s2[i];
    for(int i=1;i<=m;i++)
      ma[s2[i]]=i;
    for(int i=1;i<=n;i++)
      a[i]=ma[s1[i]];
    int t=1;
    while(a[t]==0) t++;
    low[++len]=a[t];
    for(int i=2;i<=n;i++)
    {
        if(a[i]==0) continue;
        if(a[i]>low[len])
         low[++len]=a[i];
        else
         {
            low[upper_bound(low+1,low+len+1,a[i])-low]=a[i];//自带函数
         }
    }   
    printf("%d",len);
    return 0;    
}

7  补充:蓝桥杯简介


一. 蓝桥杯赛事简介

蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛,是由工业和信息化部人才交流中心举办的全国性IT学科赛事。全国1200余所高校参赛,累计参赛人数超过40万人。蓝桥杯大赛连续两年被列入中国高等教育学会发布的“全国普通高校学科竞赛排行榜”,是高校教育教学改革和创新人才培养的重要竞赛项目。对大学生综合评测,奖学金评定,升学考研都有一定助益。

大赛共包括三个竞赛组别,个人赛-软件类,个人赛-电子类,以及视觉艺术大赛。其中个人赛-软件类的比赛科目包括C/C++程序设计、Java软件开发、Python程序设计。今年第十二届蓝桥杯报名时间是2020年12月-2021年3月,4月省赛,5月国赛。

蓝桥杯大赛已成功举办11届,成为国内始终领跑的人才培养选拔模式,并受到行业和企业的高度认可,含金量也逐年增加,主要体现在:

蓝桥杯大赛题目的专业度高,专业度和难度已经与国际国内知名程序设计类竞赛不相上下。

双一流大学的参与度逐年提高,以最近的第11届蓝桥杯大赛为例,来自双一流大校的参赛选手近10000名;

专业顶尖选手越来越多,对历年选手的跟踪回访,发现大赛选手与ACM参赛选手高度重叠,可谓赢家通吃。

二. 参加蓝桥杯的好处

大学,是人生中最美最重要的时段。在大学,有的人经历苍白,有的人经历丰富,究竟是苍白还是丰富,取决于人的选择。如果你是IT类的学生,那么,我建议你了解并参加蓝桥杯大赛。既然我这么建议,那肯定是有道理的,比如:

1. 可以丰富自己的大学经历

有的人,在大学失去了方向和斗志,浑浑噩噩,当初信誓旦旦要从事IT相关领域,最后发现,是从事打游戏这个领域,毕业前才发现,自己所学甚少。 而蓝桥杯大赛,恰好可以让你丰富自己的大学经历,不枉费专业,不虚此行。

2. 可以提供自己的实力和水平

有不少同学是很有上进心的,但苦于不知道怎么发力。那么,蓝桥杯大赛,能给你指引好方向,让你处在竞争的氛围中,牵引着你向前。通过大赛实战,不断地检验和完善自己,经历挫败和曲折后,获得成功,这种经历,尤为珍贵。

3. 可以为将来的职业铺好道路

大家都是要去求职的,在面试中,最忌讳的就是,拿不出曾经的经历和成绩,无法打动面试官和公司。有的人在面试时,只说自己爱好学习,但拿不出任何证据。相反,如果参加蓝桥杯这样的大赛,成功也好,失败也好,至少来讲,你比别人多了一块敲门砖,面试官也会对你刮目相看。

三. 蓝桥杯的备战攻略

蓝桥杯大赛,含金量在不断上升,参与的人数也在逐渐增多。前面说了,蓝桥杯大赛是个人赛,相对来说参加门槛低,分组的赛制对参赛选手也更加友好。但是,这并不意味着你可以高枕无忧。毕竟,没有人能随随便便成功。攻略和建议如下:

第一,当然是报名啦。有的朋友,准备得很充分,准备上战场的时候,才发现忘了报名或者错过报名时间。如果院校不组织参加,自己也可以选择个人报名,千万别忘记到官网报名。否则一失足成心头恨,再回首已是深秋。

第二,要充分掌握竞赛设涉及到的一些语言,熟练使用一些API, 这些东西,并不需要你死记硬背(比赛会提供相关的API说明),但肯定要有一个大概的印象。

第三,算法很重要,很重要,很重要。自己平时可以多找一些算法相关的书籍看看,对常用常见常考的算法,做到了如指掌,这样才能才大赛时随机应变。

第四,搞懂了基本的算法之后,还得实战,那就要大量刷题,刷题,刷题。蓝桥杯大赛官网有历年真题,只有通过大量刷题,才能举一反三,触类旁通,即使大赛遇到陌生题目,也不担心。

四. 关于蓝桥杯的结语

人生本来就是各种经历,大学是人生中最美好的阶段,对于身处IT浪潮中的同学而言,愿大家不负韶华,珍惜机会,丰富经历。希望有志青年,在蓝桥杯大赛中,碰撞出璀璨的智慧火花。
 

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