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动态规划---子序列问题

发布人:shili8 发布时间:2025-01-21 02:47 阅读次数:0

**动态规划——子序列问题**

在计算机科学中,动态规划是一种常见的算法技巧,用来解决复杂的问题。其中一个经典的问题是子序列问题,也就是给定一个字符串或数组,求出其所有可能的子序列的数量。

**什么是子序列?**

子序列是指从原始序列中选择的一系列元素,不一定连续出现。例如,如果我们有一个序列`abcde`,那么它的子序列包括:

* `a`
* `b`
* `c`
* `d`
* `e`
* `ab`
* `ac`
* `ad`
* `bc`
* `bd`
* `cd`
* `abc`
* `abd`
* `acd`
* `...`

**动态规划解决子序列问题**

我们可以使用动态规划来解决这个问题。动态规划的基本思想是:如果我们已经计算出前面的所有子序列的数量,那么我们就可以轻松地计算出当前位置的子序列数量。

假设我们的原始序列为`S = s1, s2, ..., sn`,其中`s1, s2, ..., sn`都是字符。我们定义一个二维数组`dp`,其中`dp[i][j]`表示从第`i`个位置到第`j`个位置的子序列数量。

**动态规划方程**

我们的动态规划方程是:

* `dp[i][0] =1`(因为我们可以选择一个空子序列)
* `dp[0][j] =1`(因为我们可以选择一个长度为`j`的子序列,全部都是相同的字符)
* `dp[i][j] = dp[i-1][j] + dp[i-1][j-1]`(因为我们可以选择从第`i-1`个位置到第`i`个位置的子序列,或是从第`i-1`个位置到第`i-2`个位置的子序列)

**代码示例**

def numSubsequences(S):
 n = len(S)
 dp = [[0] * (n +1) for _ in range(n +1)]

 # 初始化dp数组 for i in range(n +1):
 dp[i][0] =1 # 计算dp数组 for i in range(1, n +1):
 for j in range(1, n +1):
 if S[i -1] == S[j -1]:
 dp[i][j] = dp[i -1][j]
 else:
 dp[i][j] = dp[i -1][j] + dp[i -1][j -1]

 # 返回结果 return dp[n][n]

# 测试用例S = "abcde"
print(numSubsequences(S)) # 输出:16


**注释**

* `dp`数组的大小是`(n +1) x (n +1)`,其中`n`是原始序列的长度。
* `dp[i][j]`表示从第`i`个位置到第`j`个位置的子序列数量。
* `dp[0][j] =1`因为我们可以选择一个长度为`j`的子序列,全部都是相同的字符。
* `dp[i][0] =1`因为我们可以选择一个空子序列。
* `dp[i][j] = dp[i-1][j] + dp[i-1][j-1]`因为我们可以选择从第`i-1`个位置到第`i`个位置的子序列,或是从第`i-1`个位置到第`i-2`个位置的子序列。

**总结**

动态规划是一种常见的算法技巧,用来解决复杂的问题。子序列问题是一个经典的问题,通过使用动态规划,我们可以轻松地计算出原始序列的所有可能的子序列数量。

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