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环状 DNA 序列的最小表示法

小C正在研究一种环状的 DNA 结构,它由四种碱基ACGT构成。这种环状结构的特点是可以从任何位置开始读取序列,因此一个长度为 n 的碱基序列可以有 n 种不同的表示方式。小C的任务是从这些表示中找到字典序最小的序列,即该序列的“最小表示”。

1.思路分析:

本题的目标是在环状 DNA 序列的所有不同表示方式中找到字典序最小的序列,也就是所谓的 “最小表示”。思路是通过依次以每个位置作为起始位置来生成一种表示方式,然后将其与当前记录的最小表示进行字典序比较,若新生成的表示字典序更小,就更新最小表示,遍历完所有可能的起始位置后,最终得到的就是整个环状 DNA 序列的最小表示。具体来说,首先要获取输入 DNA 序列的长度 len,然后先将原始输入序列当作最初的最小表示进行记录(复制一份到 min_rep 中)。接着,通过两层循环来生成并比较不同的表示。外层循环控制起始位置 i,从 0len - 1,内层循环根据当前起始位置 i 来生成对应的表示 current_rep,其原理是按照环状的规则,通过取余运算 (i + j) % len 来获取相应位置的碱基,构建出长度为 len 的新表示序列,并添加字符串结束符 '\0'。之后使用 strcmp 函数比较新生成的 current_rep 和当前记录的最小表示 min_rep 的字典序大小,如果 current_rep 的字典序更小,就把 min_rep 更新为 current_rep 的内容。 

2.知识总结:

环状数据结构的处理思路:对环状 DNA 序列的处理,采用取余运算来模拟环状遍历的方式,通过 (i + j) % len 实现了在环状结构中按顺序获取元素,,能将环状问题转化为类似线性结构的处理方式,方便进行后续操作。
字符串字典序的比较与运用:利用 strcmp 函数来比较两个字符串的字典序大小,字典序在处理字符串排序、查找最小(大)字符串等场景中经常用到,它按照字符的 ASCII 码值依次比较字符串中对应位置的字符,从而确定两个字符串的大小关系。
动态内存分配与字符串操作结合:代码中使用 malloc 函数动态分配内存来存储最小表示字符串,再配合 strcpy 等字符串操作函数进行字符串的复制、更新等操作。在处理长度不确定(或者运行时才能确定长度)的字符串时,动态内存管理与字符串处理函数结合使用的方法,避免了静态数组可能出现的内存空间不足或浪费的问题。