Algorithm:C++/python语言实现之求旋转数组最小值、求零子数组、求最长公共子序列和最长公共子串、求LCS与字符串编辑距离(一)

简介: Algorithm:C++/python语言实现之求旋转数组最小值、求零子数组、求最长公共子序列和最长公共子串、求LCS与字符串编辑距离

一、求旋转数组最小值  


      假定一个排序数组以某个未知元素为支点做了旋转,如:原数组0 1 2 4 5 6 7旋转后得到4 5 6 7 0 1 2。请找出旋转后数组的最小值。假定数组中没有重复数字。


1、分析问题


       旋转之后的数组实际上可以划分成两个有序的子数组:前面子数组的大小,都大于后面子数组中的元素;4 5 6 7 0 1 2 注意到,实际上最小的元素就是两个子数组的分界线。


2、解决思路


       用两个指针low、high分别指向数组的第一个元素和最后一个元素。如果是正常的排序数组(元素间不重复),第一个元素肯定小于最后一个元素。

      计算中间位置mid = (low+high)/2。

(1)、先考察A[mid]、A[low]关系

      若:A[mid]>A[low],则A[low,low+1….mid-1,mid]是递增序列,最小元素位于子数组A[mid+1,mid+2,…high]中。因此,做赋值low=mid+1。

      若:A[mid]<A[low] ,则A[low,low+1….mid-1,mid]不是递增序列,即:中间元素该子数组中,做赋值high=mid。

(2)、再考察A[mid]、A[high]关系

      对偶地,若考察A[mid]与A[high]的关系,能够得到相似的结论。


image.png



二、求零子数组


     求对于长度为N的数组A,求子数组的和接近0的子数组,要求时间复杂度O(NlogN)。


1、算法思路


     申请同样长度的空间sum[0…N-1],sum[i]是A的前i项和。

Trick:定义sum[-1] = 0

显然有:

算法:对sum[0…N-1]排序,然后计算sum相邻元素的差,最小值记为min1。

      min1:在A中任意取两个集合,各自元素的和求差的最小值

      因为sum[-1]=0,sum[0…N-1]的绝对值最小值记为min2。

      min2:A的前k个元素的和的绝对值的最小值

      min1和min2的更小者,即为所求。


2、要说明的两个问题


sum本身的计算和相邻元素差的计算,都是O(N),sum的排序是O(NlogN),因此,总时

间复杂度:O(NlogN)

强调:除了计算sum相邻元素的差的最小值,别忘了sum自身的最小值。一个对应A[i…j],一个对应A[0…j]



三、最长公共子串和最长公共子序列


1、最长公共子串(必须连续)—python实现


      Longest Common Substring最长公共子串。


def LCS_find_Substring(s1, s2): #求两个字符串最长公共子串

   '''

   用一个矩阵来记录两个字符串中所有位置的两个字符之间的匹配情况,

   若是匹配则为1,否则为0。

   然后求出对角线最长的1的序列,其对应的位置就是最长匹配子串的位置。

   '''

   matrix_2D=[  [0 for i in range(len(s2)+1)]

                   for j in range(len(s1)+1)]    #定义全0矩阵,为方便后续计算,比字符串长度多了一列

#     print('生成(i+1)行、(j+1)列全0矩阵:',matrix_2D)

 

   length_max=0      #最长匹配的长度

   p_end=0           #最长匹配对应在s1中的最后一位

   for i in range(len(s1)):

       for j in range(len(s2)):

           if s1[i]==s2[j]:                   #第一个if判断,两字符串内元素对应相等时,矩阵内,再次相等元素处的索引累计+1

               matrix_2D[i+1][j+1]=matrix_2D[i][j]+1

           if matrix_2D[i+1][j+1]>length_max: #第二个if判断,将当前相等元素的个数,赋值给length_max

               length_max=matrix_2D[i+1][j+1]

               p_end=i+1                              #记录s1中连续相等情况下,最后的索引位置

       print(matrix_2D)

   print(p_end,length_max)

   return s1[p_end-length_max:p_end],length_max  #返回最长子串及其长度

s1=str(input())

s2=str(input())

res=LCS_find_Substring(s1, s2)

print(res)


2、最长公共子序列(可不连续)—python实现


      Longest Common Subsequence,LCS 一个序列S任意删除若干个字符得到新序列T,则T叫做S的子序列;两个序列X和Y的公共子序列中,长度最长的那个,定义为X和Y的最长公共子序列。

     比如:字符串"helloworld"和"loop"的最长公共子序列为loo;字符串acdfg与adfc的最长公共子序列为adf。

注意:区别最长公共子串,最长公共字串要求连续,而序列可以不连续。


def LCSubsequence(string1,string2):

   len1 = len(string1)

   len2 = len(string2)

   res = [[0 for i in range(len1+1)] for j in range(len2+1)]

   for i in range(1,len2+1):

       for j in range(1,len1+1):

           if string2[i-1] == string1[j-1]:

               res[i][j] = res[i-1][j-1]+1

           else:

               res[i][j] = max(res[i-1][j],res[i][j-1])

   return res,res[-1][-1]

print(LCS("helloworld","loop"))






2、LCS的意义


(1)、求两个序列中最长的公共子序列算法,广泛的应用在图形相似处理、媒体流的相似比较、计算生物学方面。生物学家常常利用该算法进行基因序列比对,由此推测序列的结构、功能和演化过程。

(2)、LCS可以描述两段文字之间的“相似度”,即它们的雷同程度,从而能够用来辨别抄袭。另一方面,对一段文字进行修改之后,计算改动前后文字的最长公共子序列,将除此子序列外的部分提取出来,这种方法判断修改的部分,往往十分准确。简而言之,百度知道、百度百科都用得上。



3、求解


(1)、计算LCS长度


image.png


(2)、根据b提供的方向,构造最长公共子序列


image.png



(3)、最大公共子序列的多解性:求所有的LCS

image.png









 


相关文章
|
10月前
|
存储 JavaScript Java
(Python基础)新时代语言!一起学习Python吧!(四):dict字典和set类型;切片类型、列表生成式;map和reduce迭代器;filter过滤函数、sorted排序函数;lambda函数
dict字典 Python内置了字典:dict的支持,dict全称dictionary,在其他语言中也称为map,使用键-值(key-value)存储,具有极快的查找速度。 我们可以通过声明JS对象一样的方式声明dict
507 2
|
10月前
|
存储 Java 数据处理
(numpy)Python做数据处理必备框架!(一):认识numpy;从概念层面开始学习ndarray数组:形状、数组转置、数值范围、矩阵...
Numpy是什么? numpy是Python中科学计算的基础包。 它是一个Python库,提供多维数组对象、各种派生对象(例如掩码数组和矩阵)以及用于对数组进行快速操作的各种方法,包括数学、逻辑、形状操作、排序、选择、I/0 、离散傅里叶变换、基本线性代数、基本统计运算、随机模拟等等。 Numpy能做什么? numpy的部分功能如下: ndarray,一个具有矢量算术运算和复杂广播能力的快速且节省空间的多维数组 用于对整组数据进行快速运算的标准数学函数(无需编写循环)。 用于读写磁盘数据的工具以及用于操作内存映射文件的工具。 线性代数、随机数生成以及傅里叶变换功能。 用于集成由C、C++
733 1
|
10月前
|
算法 Java Docker
(Python基础)新时代语言!一起学习Python吧!(三):IF条件判断和match匹配;Python中的循环:for...in、while循环;循环操作关键字;Python函数使用方法
IF 条件判断 使用if语句,对条件进行判断 true则执行代码块缩进语句 false则不执行代码块缩进语句,如果有else 或 elif 则进入相应的规则中执行
1660 1
|
11月前
|
数据采集 机器学习/深度学习 人工智能
Python:现代编程的首选语言
Python:现代编程的首选语言
1697 102
|
11月前
|
人工智能 自然语言处理 算法框架/工具
Python:现代编程的首选语言
Python:现代编程的首选语言
409 103
|
11月前
|
机器学习/深度学习 人工智能 数据挖掘
Python:现代编程的首选语言
Python:现代编程的首选语言
436 82
|
10月前
|
存储 Java 索引
(Python基础)新时代语言!一起学习Python吧!(二):字符编码由来;Python字符串、字符串格式化;list集合和tuple元组区别
字符编码 我们要清楚,计算机最开始的表达都是由二进制而来 我们要想通过二进制来表示我们熟知的字符看看以下的变化 例如: 1 的二进制编码为 0000 0001 我们通过A这个字符,让其在计算机内部存储(现如今,A 字符在地址通常表示为65) 现在拿A举例: 在计算机内部 A字符,它本身表示为 65这个数,在计算机底层会转为二进制码 也意味着A字符在底层表示为 1000001 通过这样的字符表示进行转换,逐步发展为拥有127个字符的编码存储到计算机中,这个编码表也被称为ASCII编码。 但随时代变迁,ASCII编码逐渐暴露短板,全球有上百种语言,光是ASCII编码并不能够满足需求
389 4
|
12月前
|
存储 C++
C++语言中指针变量int和取值操作ptr详细说明。
总结起来,在 C++ 中正确理解和运用 int 类型地址及其相关取值、设定等操纵至关重要且基础性强:定义 int 类型 pointer 需加星号;初始化 pointer 需配合 & 取址;读写 pointer 执向之处需配合 * 解引用操纵进行。
790 12
|
12月前
|
机器学习/深度学习 自然语言处理 数据可视化
Python:简洁而强大的通用语言
Python:简洁而强大的通用语言

推荐镜像

更多