Leetcode刷题笔记53:动态规划14(1143. 最长公共子序列-1035. 不相交的线-53. 最大子数组和)

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导语

leetcode刷题笔记记录,主要记录题目包括:

Leetcode 1143. 最长公共子序列

题目描述

给定两个字符串 text1 和 text2,返回这两个字符串的最长 公共子序列 的长度。如果不存在 公共子序列 ,返回 0 。

一个字符串的 子序列 **是指这样一个新的字符串:它是由原字符串在不改变字符的相对顺序的情况下删除某些字符(也可以不删除任何字符)后组成的新字符串。

  • 例如,"ace" 是 "abcde" 的子序列,但 "aec" 不是 "abcde" 的子序列。

两个字符串的 公共子序列 是这两个字符串所共同拥有的子序列。

 

示例 1:

输入: text1 = "abcde", text2 = "ace" 
输出: 3  
解释: 最长公共子序列是 "ace" ,它的长度为 3 。

示例 2:

输入: text1 = "abc", text2 = "abc"
输出: 3
解释: 最长公共子序列是 "abc" ,它的长度为 3 。

示例 3:

输入: text1 = "abc", text2 = "def"
输出: 0
解释: 两个字符串没有公共子序列,返回 0 。

 

提示:

  • 1 <= text1.length, text2.length <= 1000
  • text1 和 text2 仅由小写英文字符组成。

解法

使用动规五部曲:

  1. dp数组含义:dp[i][j]表示以[0,i-1]的nums1和以[0,j-1]的nums2的最长公共子序列的长度。
  2. 递推公式:
                # 如果 text1 和 text2 在 i-1 和 j-1 的位置上的字符相等
                if text1[i - 1] == text2[j - 1]:
                    # 更新 dp[i][j],它是左上角的 dp[i-1][j-1] 加上 1
                    dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + 1
                else:
                    # 否则,dp[i][j] 是左边 dp[i][j-1] 和上边 dp[i-1][j] 的最大值
                    dp[i][j] = max(dp[i - 1][j], dp[i][j - 1])
  1. 初始化:由于还dp数组表示的是前一位的值,所以第0行、第0列都无意义,初始化为0,其他位置值初始化为多少都无所谓,可以统一初始化为0;
  2. 遍历顺序:从左到右、从上到下
  3. 打印dp数组

完整代码如下:

class Solution:
    def longestCommonSubsequence(self, text1: str, text2: str) -> int:
        # m 和 n 是 text1 和 text2 的长度加 1
        m, n = len(text1) + 1, len(text2) + 1

        # 初始化一个 m * n 的二维数组,所有元素都为 0
        dp = [[0] * n for _ in range(m)]

        # 从 1 开始遍历,因为 dp 数组的第一行和第一列都是 0,已经初始化
        for i in range(1, m):
            for j in range(1, n):
                # 如果 text1 和 text2 在 i-1 和 j-1 的位置上的字符相等
                if text1[i - 1] == text2[j - 1]:
                    # 更新 dp[i][j],它是左上角的 dp[i-1][j-1] 加上 1
                    dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + 1
                else:
                    # 否则,dp[i][j] 是左边 dp[i][j-1] 和上边 dp[i-1][j] 的最大值
                    dp[i][j] = max(dp[i - 1][j], dp[i][j - 1])

        # 返回右下角的值,即为最长公共子序列的长度
        return dp[m - 1][n - 1]

Leetcode 1035. 不相交的线

题目描述

在两条独立的水平线上按给定的顺序写下 nums1 和 nums2 中的整数。

现在,可以绘制一些连接两个数字 nums1[i] 和 nums2[j] 的直线,这些直线需要同时满足满足:

  •  nums1[i] == nums2[j]
  • 且绘制的直线不与任何其他连线(非水平线)相交。

请注意,连线即使在端点也不能相交:每个数字只能属于一条连线。

以这种方法绘制线条,并返回可以绘制的最大连线数。

 

示例 1:

输入: nums1 = [1,4,2], nums2 = [1,2,4]
输出: 2
解释: 可以画出两条不交叉的线,如上图所示。 
但无法画出第三条不相交的直线,因为从 nums1[1]=4 到 nums2[2]=4 的直线将与从 nums1[2]=2 到 nums2[1]=2 的直线相交。

示例 2:

输入: nums1 = [2,5,1,2,5], nums2 = [10,5,2,1,5,2]
输出: 3

示例 3:

输入: nums1 = [1,3,7,1,7,5], nums2 = [1,9,2,5,1]
输出: 2

 

提示:

  • 1 <= nums1.length, nums2.length <= 500
  • 1 <= nums1[i], nums2[j] <= 2000

解法

这道题目的实质就是在求“最长公共子序列”!可以转化为与上面的题目一样的写法:

class Solution:
    def maxUncrossedLines(self, nums1: List[int], nums2: List[int]) -> int:
        # m 和 n 是 nums1 和 nums2 的长度加 1
        m, n = len(nums1) + 1, len(nums2) + 1

        # 初始化一个 m * n 的二维数组,所有元素都为 0
        dp = [[0] * n for _ in range(m)]

        # 从 1 开始遍历,因为 dp 数组的第一行和第一列都是 0,已经初始化
        for i in range(1, m):
            for j in range(1, n):
                # 如果 nums1 和 nums2 在 i-1 和 j-1 的位置上的字符相等
                if nums1[i - 1] == nums2[j - 1]:
                    # 更新 dp[i][j],它是左上角的 dp[i-1][j-1] 加上 1
                    dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + 1
                else:
                    # 否则,dp[i][j] 是左边 dp[i][j-1] 和上边 dp[i-1][j] 的最大值
                    dp[i][j] = max(dp[i - 1][j], dp[i][j - 1])

        # 返回右下角的值,即为最长公共子序列的长度
        return dp[m - 1][n - 1]

Leetcode 53. 最大子数组和

题目描述

给你一个整数数组 nums ,请你找出一个具有最大和的连续子数组(子数组最少包含一个元素),返回其最大和。

子数组 是数组中的一个连续部分。

 

示例 1:

输入: nums = [-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4]
输出: 6
解释: 连续子数组 [4,-1,2,1] 的和最大,为 6 。

示例 2:

输入: nums = [1]
输出: 1

示例 3:

输入: nums = [5,4,-1,7,8]
输出: 23

 

提示:

  • 1 <= nums.length <= 105
  • -104 <= nums[i] <= 104

 

进阶: 如果你已经实现复杂度为 O(n) 的解法,尝试使用更为精妙的 分治法 求解。

解法

  1. dp数组含义dp[i]:包括下标i(以nums[i]为结尾)的最大连续子序列和为dp[i]

  2. 递推公式:dp[i]只有两个方向可以推出来:

    • dp[i - 1] + nums[i],即:nums[i]加入当前连续子序列和
    • nums[i],即:从头开始计算当前连续子序列和

一定是取最大的,所以dp[i] = max(dp[i - 1] + nums[i], nums[i]);

  1. 初始化:从递推公式可以看出来dp[i]是依赖于dp[i - 1]的状态,dp[0]就是递推公式的基础。根据dp[i]的定义,很明显dp[0]应为nums[0]即dp[0] = nums[0]。

  2. 遍历顺序:递推公式中dp[i]依赖于dp[i - 1]的状态,需要从前向后遍历。

  3. 打印dp数组:略

class Solution:
    def maxSubArray(self, nums: List[int]) -> int:
        # 创建一个动态规划(DP)数组,用于保存到每个位置为止的最大连续子数组和。
        # dp 的长度和输入数组 nums 相同。
        dp = [0] * len(nums)
        
        # 第一个元素的最大子数组和就是它自身。
        dp[0] = nums[0]
        
        # 从索引 1 开始遍历数组。
        for i in range(1, len(nums)):
            # dp[i] 为以下两者的较大值:
            # 1. 到 i-1 位置为止的最大子数组和与当前元素的和(dp[i-1] + nums[i])。
            # 2. 当前元素自身(nums[i])。
            # 选择这两者的较大值可以确保在计算时始终保持最大和。
            dp[i] = max(dp[i-1] + nums[i], nums[i])
        
        # 最后,遍历整个 dp 数组以找出最大的子数组和。
        return max(dp)