动态规划序列问题10:最长回文子序列

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最长回文子序列

力扣516. 最长回文子序列 - 力扣(LeetCode)
给你一个字符串 s ,找出其中最长的回文子序列,并返回该序列的长度。

子序列定义为:不改变剩余字符顺序的情况下,删除某些字符或者不删除任何字符形成的一个序列。 

示例 1:
输入:s = "bbbab"
输出:4
解释:一个可能的最长回文子序列为 "bbbb" 。
示例 2:
输入:s = "cbbd"
输出:2
解释:一个可能的最长回文子序列为 "bb" 。

提示:

  • 1 <= s.length <= 1000
  • s 仅由小写英文字母组成

我们上一篇文章做过了回文子串数量,求的是回文子串,而本题要求的是回文子序列, 要搞清楚这两者之间的区别。

回文子串是要连续的,回文子序列可不是连续的!  回文子串,回文子序列都是动态规划经典题目。

动规五部曲:

1. 确定dp数组以及下标的含义

dp[i][j]:字符串s在[i, j]范围内最长的回文子序列的长度为dp[i][j] 。

2. 确定递推公式

在判断回文子串的题目中,关键逻辑就是看s[i]与s[j]是否相同。

如果s[i]与s[j]相同,那么dp[i][j] = dp[i + 1][j - 1] + 2;

如图:

image.png
如果s[i]与s[j]不相同,说明s[i]和s[j]的同时加入 并不能增加[i,j]区间回文子串的长度,那么分别加入s[i]、s[j]看看哪一个可以组成最长的回文子序列。

加入s[j]的回文子序列长度为dp[i + 1][j]。

加入s[i]的回文子序列长度为dp[i][j - 1]。

那么dp[i][j]一定是取最大的,即:dp[i][j] = max(dp[i + 1][j], dp[i][j - 1]);

image.png
代码如下:

                if(s.charAt(i) == s.charAt(j)){
                    dp[i][j] = dp[i + 1][j - 1] + 2;
                }else{
                    dp[i][j] = Math.max(dp[i + 1][j],dp[i][j - 1]);
                }

3. dp数组如何初始化

首先要考虑当i 和j 相同的情况,从递推公式:dp[i][j] = dp[i + 1][j - 1] + 2; 可以看出 递推公式是计算不到 i 和j相同时候的情况。

所以需要手动初始化一下,当i与j相同,那么dp[i][j]一定是等于1的,即:dp[i][i] = 1一个字符的回文子序列长度就是1。

其他情况dp[i][j]初始为0就行,这样递推公式:dp[i][j] = max(dp[i + 1][j], dp[i][j - 1]); 中dp[i][j]才不会被初始值覆盖。

4. 确定遍历顺序

从递推公式dp[i][j] = dp[i + 1][j - 1] + 2 和 dp[i][j] = max(dp[i + 1][j], dp[i][j - 1]) 可以看出,dp[i][j]是依赖于dp[i + 1][j - 1] 和 dp[i + 1][j],

也就是从矩阵的角度来说,dp[i][j] 下一行的数据。 所以遍历i的时候一定要从下到上遍历,这样才能保证,下一行的数据是经过计算的

递推公式:dp[i][j] = dp[i + 1][j - 1] + 2,dp[i][j] = max(dp[i + 1][j], dp[i][j - 1]) 分别对应着下图中的红色箭头方向,如图:

image.png
代码如下:

        for(int i = l - 1; i >= 0; i--){
            dp[i][i] = 1;
            for(int j = i + 1; j < l; j++){
                if(s.charAt(i) == s.charAt(j)){
                    dp[i][j] = dp[i + 1][j - 1] + 2;
                }else{
                    dp[i][j] = Math.max(dp[i + 1][j],dp[i][j - 1]);
                }
            }
        }   

5. 举例推导dp数组

输入s:"cbbd" 为例,dp数组状态如图:

image.png
最后答案为dp[0][s.length()]即[0,s.length()]中的最长回文子序列
分析完毕代码如下:

class Solution {
    public int longestPalindromeSubseq(String s) {
        int l = s.length();
        int[][] dp = new int[l][l];
        for(int i = l - 1; i >= 0; i--){
            dp[i][i] = 1;
            for(int j = i + 1; j < l; j++){
                if(s.charAt(i) == s.charAt(j)){
                    dp[i][j] = dp[i + 1][j - 1] + 2;
                }else{
                    dp[i][j] = Math.max(dp[i + 1][j],dp[i][j - 1]);
                }
            }
        }   
        return dp[0][l - 1];
    }
}