代码随想录第36天:动态规划9(序列问题)

发布于:2025-05-08 ⋅ 阅读:(25) ⋅ 点赞:(0)

一、最长递增子序列(Leetcode 300)

1.dp数组定义:

dp[i] 为以 nums[i] 结尾的最长递增子序列长度。

2.状态转移:

dp[i] = max(dp[i], dp[j] + 1) for all j < i and nums[j] < nums[i]

2.dp数组初始化:

所有 dp[i] = 1,每个元素自身构成一个序列。

class Solution:
    def lengthOfLIS(self, nums: List[int]) -> int:
        n = len(nums)
        if n == 0:
            return 0

        # 初始化 dp 数组,dp[i] 表示以 nums[i] 结尾的最长递增子序列长度
        dp = [1] * n  # 每个元素自身至少是一个长度为1的递增子序列

        # 遍历所有元素,尝试更新 dp[i]
        for i in range(n):
            for j in range(i):
                # 如果前一个元素小于当前元素,说明可以递增
                if nums[j] < nums[i]:
                    # 更新 dp[i]:取之前小于它的元素能形成的最长递增子序列 +1
                    dp[i] = max(dp[i], dp[j] + 1)

        # 最终答案是 dp 数组中的最大值
        return max(dp)

二、最长连续递增序列(Leetcode 674)

相比题一多了要求“连续”

1.dp数组定义:

dp[i] 为以 nums[i] 结尾的最长递增子序列长度。

2.状态转移:

dp[i] = max(dp[i], dp[j] + 1) for all j < i and nums[j] < nums[i]

2.dp数组初始化:

所有 dp[i] = 1,每个元素自身构成一个序列。

class Solution:
    def findLengthOfLCIS(self, nums: List[int]) -> int:
        n = len(nums)
        if n <= 1:
            return 1

        dp = [1] * n  # 初始化:每个位置至少是1
        max_len = 1   # 用于记录最大值

        for i in range(1, n):
            if nums[i] > nums[i - 1]:
                dp[i] = dp[i - 1] + 1
            else:
                dp[i] = 1
            max_len = max(max_len, dp[i])  # 更新最大长度

        return max_len

三、最长重复子数组 (Leetcode 718)

1.dp数组及下标定义

dp[i][j] 表示:以 nums1[i-1]nums2[j-1] 结尾的最长公共子数组的长度。

2.状态转移方程:

  • nums1[i-1] == nums2[j-1]
    dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + 1

  • 否则:
    dp[i][j] = 0(连续子数组中断)

3.dp数组初始化:

根据dp[i][j]的定义,dp[i][0] 和dp[0][j]其实都是没有意义的!

但dp[i][0] 和dp[0][j]要初始值,为了方便递归公式dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + 1

所以dp[i][0] 和dp[0][j]初始化为0。

class Solution:
    def findLength(self, nums1: List[int], nums2: List[int]) -> int:
        n, m = len(nums1), len(nums2)
        
        # 初始化 dp 数组,dp[i][j] 表示 nums1 前 i 个元素与 nums2 前 j 个元素
        # 的最长公共子数组(结尾必须是 nums1[i-1] 与 nums2[j-1])的长度
        dp = [[0] * (m + 1) for _ in range(n + 1)]

        max_len = 0  # 记录最长公共子数组的长度

        # 遍历 nums1 和 nums2 所有元素
        for i in range(1, n + 1):
            for j in range(1, m + 1):
                # 如果当前两个元素相等,更新 dp 值
                if nums1[i - 1] == nums2[j - 1]:
                    # 在两个前缀都减 1 的基础上加 1
                    dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + 1
                    # 更新最大长度
                    max_len = max(max_len, dp[i][j])
                # 否则默认 dp[i][j] = 0(初始化时已经为 0)

        return max_len

4.dp数组初始化注意事项:

dp = [[0] * (列数) for _ in range(行数)]
那么你的外层循环必须是 for i in range(行数 - 1)

内层循环是 for j in range(列数 - 1),并且数组元素访问要对应上。

四、最长公共子序列 (Leetcode 1143)

1.dp数组定义:

dp[i][j] 表示:text1 的前 i 个字符 和 text2 的前 j 个字符 的最长公共子序列长度

2.状态转移:

如果 text1[i - 1] == text2[j - 1],说明当前字符可以匹配:
dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + 1

否则假设在比较字符串 text1[0..i-1]text2[0..j-1]

  • 当前字符不匹配:text1[i - 1] != text2[j - 1]

这意味着:我们无法把这两个字符都纳入公共子序列中。

我们有两个选择:

  1. 跳过 text1[i - 1],继续比较前 i-1 个字符与前 j 个字符

    • 即:dp[i - 1][j]

  2. 跳过 text2[j - 1],继续比较前 i 个字符与前 j-1 个字符

    • 即:dp[i][j - 1]

我们选择其中 能构成更长公共子序列的路径,所以取最大值:

dp[i][j] = max(dp[i - 1][j], dp[i][j - 1])

2.dp数组初始化:

dp[0][*]dp[*][0] = 0,表示有一个空串时,LCS 为 0

class Solution:
    def longestCommonSubsequence(self, text1: str, text2: str) -> int:
        m, n = len(text1), len(text2)
        # 创建 dp 数组,额外多一行一列用于处理边界
        dp = [[0] * (n + 1) for _ in range(m + 1)]

        # 遍历每个字符
        for i in range(1, m + 1):
            for j in range(1, n + 1):
                # 如果当前字符相同,匹配成功,继承左上角 +1
                if text1[i - 1] == text2[j - 1]:
                    dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + 1
                else:
                    # 否则取上方或左方最大值
                    dp[i][j] = max(dp[i - 1][j], dp[i][j - 1])

        return dp[m][n]

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