请说明如何修改算法LCS,使它仅需要 Θmin(m,n)空间
时间: 2023-09-11 15:05:08 浏览: 94
LCS.zip_LCS算法
### 回答1:
LCS(最长公共子序列)算法通常使用一个二维数组来计算最长公共子序列的长度,该数组的大小为(m+1)×(n+1),其中m和n分别是两个输入字符串的长度。因此,该算法通常需要O(mn)的空间,这在某些情况下可能会非常耗费内存。
要将LCS算法修改为仅需要Θmin(m,n)空间,可以使用滚动数组技术,即只保留所需的最近的两行(或两列)的值,而不是整个二维数组。这样,每当需要计算下一行(或下一列)的值时,就可以覆盖上一行(或上一列)的值。
下面是使用滚动数组技术实现LCS算法的示例代码:
```
int lcs(string X, string Y) {
int m = X.length(), n = Y.length();
if (m < n) swap(X, Y), swap(m, n);
vector<int> curr(n+1), prev(n+1);
for (int i = 1; i <= m; i++) {
swap(curr, prev);
for (int j = 1; j <= n; j++) {
if (X[i-1] == Y[j-1]) {
curr[j] = prev[j-1] + 1;
} else {
curr[j] = max(prev[j], curr[j-1]);
}
}
}
return curr[n];
}
```
在此实现中,使用两个长度为n+1的一维数组prev和curr来存储上一行(或上一列)和当前行(或当前列)的值。在每次迭代中,将curr数组设置为下一行(或下一列)的值,并将prev数组替换为当前行(或当前列)的值。这样,算法只需要Θmin(m,n)的空间,因为只有两行(或两列)的值需要存储。
### 回答2:
LCS(最长公共子序列)算法通常使用一个二维数组来存储中间结果,并且需要 O(m*n) 的空间复杂度。但是我们可以通过一些技巧来减少空间复杂度,使其仅需要 Θ(min(m,n)) 的空间。
具体的算法如下:
1. 首先,我们比较两个序列的长度,假设较短的序列长度为 k。
2. 初始化两个一维数组,prev[k+1] 和 curr[k+1],用于存储中间结果。
3. 对于较长的序列,我们从前往后遍历每个元素。
4. 对于较短的序列,我们从前往后遍历每个元素。
5. 每次遍历时,我们用 curr 数组来保存当前遍历到的序列的最长公共子序列的长度。
6. 对于每个元素的对比,如果两个元素相等,则 curr[j] = prev[j-1] + 1,否则 curr[j] = max(curr[j-1], prev[j]),其中 prev[j] 是上一次遍历的结果。
7. 完成一次遍历后,我们将 curr 数组复制给 prev 数组,然后进行下一次遍历。
8. 最终,prev[k] 就是最长公共子序列的长度。
这样,我们只使用了两个长度为 k+1 的一维数组来存储中间结果,从而将空间复杂度减少到 Θ(min(m,n)),其中 m 和 n 分别是两个序列的长度。
需要注意的是,这种优化算法的前提是我们只需要求出最长公共子序列的长度,而不需要获取最长公共子序列的具体内容。如果需要获取最长公共子序列的具体内容,我们仍然需要使用二维数组来存储路径信息。
### 回答3:
LCS算法(最长公共子序列算法)是一种用于求解两个序列的最长公共子序列的动态规划算法。在原始的LCS算法中,需要使用一个大小为(m+1) x (n+1)的二维数组存储中间结果,因此占用了较大的空间。
为了使LCS算法仅需要Θmin(m,n)空间,可以进行以下修改:
1. 首先,比较两个序列的长度,较短的序列记为A,较长的序列记为B。
2. 创建一个大小为min(m,n)+1的一维数组dp,用于存储动态规划的中间结果。
3. 进行动态规划计算,遍历序列A和B,逐个比较元素。
4. 对于每个元素A[i],在序列B中查找与之相等的元素的最大索引j,使得B[j] = A[i]。
5. 如果找到了相等元素,令dp[k] = dp[k-1] + 1,其中k表示当前元素在dp数组中的索引。
6. 如果未找到相等元素,令dp[k] = dp[k-1],表示当前元素不参与最长公共子序列的计算。
7. 在整个计算过程中,只保留dp数组的当前行和上一行的元素,不再保留整个二维数组。
8. 动态规划计算完成后,dp[min(m,n)]即为最终的最长公共子序列的长度。
通过以上修改,我们可以减小空间的开销,使LCS算法仅需要Θmin(m,n)的空间。这样,即使输入序列非常长,也可以以较小的空间开销得到最长公共子序列的长度。
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