本质上升序列-动态规划问题

91 阅读2分钟

1、题目描述

小蓝特别喜欢单调递增的事物。

在一个字符串中,如果取出若干个字符,将这些字符按照在字符串中的顺序排列后是单调递增的,则成为这个字符串中的一个单调递增子序列。

例如,在字符串 lanqiao 中,如果取出字符 nq,则 nq 组成一个单调递增子序列。类似的单调递增子序列还有 lnq、i、ano 等等。 小蓝发现,有些子序列虽然位置不同,但是字符序列是一样的,例如取第二个字符和最后一个字符可以取到 ao,取最后两个字符也可以取到 ao。小蓝认为他们并没有本质不同。

对于一个字符串,小蓝想知道,本质不同的递增子序列有多少个? 例如,对于字符串 lanqiao,本质不同的递增子序列有 21 个。它们分别是 l、a、n、q、i、o、ln、an、lq、aq、nq、ai、lo、ao、no、io、lnq、anq、lno、ano、aio

请问对于以下字符串(共 200200 个小写英文字母,分四行显示):

tocyjkdzcieoiodfpbgcncsrjbhmugdnojjddhllnofawllbhf
iadgdcdjstemphmnjihecoapdjjrprrqnhgccevdarufmliqij
gihhfgdcmxvicfauachlifhafpdccfseflcdgjncadfclvfmad
vrnaaahahndsikzssoywakgnfjjaihtniptwoulxbaeqkqhfwl

本质不同的递增子序列有多少个?

运行限制

  • 最大运行时间:1s
  • 最大运行内存: 128M

2、解题思路

dp[i]表示以str[i]结尾的本质不同递增子序列的个数,我们考虑j<i的情况,j=0i1j=0\sim i-1

  • str[i]>str[j]str[i]>str[j],则dp[i]=dp[i]+dp[j]dp[i]=dp[i]+dp[j],因为dp[j]表示以str[j]结尾的递增子序列个数,又因为str[i]>str[j]str[i]>str[j],则在str[j]子序列的末尾拼接上str[i]所得到的子序列一定包含在dp[i]对应的结果集中。
  • str[i]==str[j]str[i]==str[j],则dp[i]=dp[i]dp[j]dp[i]=dp[i]-dp[j],此时说明0j0\sim j的递增序列是重复的,我们应当减去这一部分,下面会给个实例。或者也可以这么理解,当str[i]==str[j]的时候,dp[i]数组按照定义应该是不改变的,但是我们最终要统计总和,如果不减去dp[j],那么最后计算的时候dp[j]部分会被重复累加,具体可以看下表。
  • str[i]<str[j]str[i]<str[j],这是倒序,不满足条件。

由于单个字符也算递增子序列,所以dp数组初始化为1

我们以一个数字串来描述,比字符串更直观,假设我们现在有串1,2,7,8,3,71,2,7,8,3,7

str[i]dp递增子序列的值
1dp[0]=11
2dp[1]=22,12
7dp[2]=47,17,27,127
8dp[3]=78,18,28,78,128,178,278
3dp[4]=43,13,23,123
7dp[5]=8-4=47,17,27,37,127,137,237,1237

从上表中可以看到,str[i]=7的时候重复了,这也是为什么上面当str[i]==str[j]str[i]==str[j],有dp[i]=dp[i]dp[j]dp[i]=dp[i]-dp[j]了。

3、代码实现

import java.util.Arrays;
//dp[i]表示以str[i]结尾的本质不同递增子序列的个数
//考虑j<i
//当str[j]<str[i],dp[i]=dp[i]+dp[j]
//当str[j]=str[i],dp[i]=dp[i]-dp[j]
//当str[j]>str[i],此时是降序,不考虑
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "tocyjkdzcieoiodfpbgcncsrjbhmugdnojjddhllnofawllbhf" +
                "iadgdcdjstemphmnjihecoapdjjrprrqnhgccevdarufmliqij" +
                "gihhfgdcmxvicfauachlifhafpdccfseflcdgjncadfclvfmad" +
                "vrnaaahahndsikzssoywakgnfjjaihtniptwoulxbaeqkqhfwl";
//        String str="127837";
        int[] dp = new int[str.length()];
        //由于单个字符也算递增序列,所以dp初始化为1
        Arrays.fill(dp,1);
        for (int i = 0; i <str.length(); i++) {
            for (int j = 0; j < i; j++) {
                if(str.charAt(i)>str.charAt(j)){
                    dp[i]+=dp[j];
                }else if(str.charAt(i)==str.charAt(j)){
                    dp[i]-=dp[j];
                }
            }
        }
        System.out.println(Arrays.stream(dp).sum());
    }
}

image-20230323171107859