用Python编程,用动态规划方法求解最长公共子序列问题,并给出注释和程序分析:求两个序列X=(a,b,c,b,d,b),Y=(a,c,b,b,a,b,d,b,b)的最长公共子序列问题
时间: 2023-09-13 17:04:32 浏览: 89
好的,我来为你讲解动态规划方法求解最长公共子序列问题的Python程序。
首先,我们需要定义一个函数,命名为`LCS`,该函数接收两个参数`X`和`Y`,分别表示两个序列。函数的返回值为最长公共子序列的长度。
```python
def LCS(X, Y):
```
接下来,我们需要初始化一个二维的列表`c`,用于存储最长公共子序列的长度。其中,`c[i][j]`表示序列`X`的前`i`个元素与序列`Y`的前`j`个元素的最长公共子序列的长度。
```python
m = len(X)
n = len(Y)
c = [[0] * (n + 1) for i in range(m + 1)]
```
然后,我们需要使用动态规划的思想,逐步求解`c`数组中的每一个元素值。具体来说,我们可以使用以下的状态转移方程:
$$
c[i][j] = \begin{cases}
0, &i=0\text{或}j=0 \\
c[i-1][j-1]+1, &i,j>0\text{且}X[i]=Y[j] \\
\max(c[i][j-1], c[i-1][j]), &i,j>0\text{且}X[i]\neq Y[j]
\end{cases}
$$
其中,第一行和第一列的元素值都为0,因为空序列的最长公共子序列长度为0。当序列`X`的第`i`个元素与序列`Y`的第`j`个元素相等时,最长公共子序列长度加1。否则,最长公共子序列的长度为序列`X`的前`i-1`个元素与序列`Y`的前`j`个元素的最长公共子序列长度,以及序列`X`的前`i`个元素与序列`Y`的前`j-1`个元素的最长公共子序列长度中的最大值。
```python
for i in range(1, m + 1):
for j in range(1, n + 1):
if X[i - 1] == Y[j - 1]:
c[i][j] = c[i - 1][j - 1] + 1
else:
c[i][j] = max(c[i][j - 1], c[i - 1][j])
```
最后,我们返回`c[m][n]`,即序列`X`和序列`Y`的最长公共子序列的长度。
```python
return c[m][n]
```
完整的代码如下:
```python
def LCS(X, Y):
m = len(X)
n = len(Y)
c = [[0] * (n + 1) for i in range(m + 1)]
for i in range(1, m + 1):
for j in range(1, n + 1):
if X[i - 1] == Y[j - 1]:
c[i][j] = c[i - 1][j - 1] + 1
else:
c[i][j] = max(c[i][j - 1], c[i - 1][j])
return c[m][n]
```
现在,我们可以使用该函数来求解题目中的例子。具体来说,我们可以调用函数`LCS`,传入参数`['a', 'b', 'c', 'b', 'd', 'b']`和`['a', 'c', 'b', 'b', 'a', 'b', 'd', 'b', 'b']`,得到最长公共子序列的长度为5。
```python
X = ['a', 'b', 'c', 'b', 'd', 'b']
Y = ['a', 'c', 'b', 'b', 'a', 'b', 'd', 'b', 'b']
print(LCS(X, Y)) # 输出5
```
至此,我们已经完成了用动态规划方法求解最长公共子序列问题的Python程序。
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