动态规划-最长公共子串(c)

动态规划

动态规划(dynamic programming)是一种算法设计方法。基本思想是在对一个问题的多阶段决策中,按照某一顺序,根据每一步所选决策的不同,会引起状态的转移,最后会在变化的状态中获取到一个决策序列。

上面这段话是比较官方的术语描述,还可以这样从编程层面理解:动态规划一般用于求解具有重叠子问题和最优子结构特性的问题。它通过将大问题分解为小问题,并存储小问题的解(通常在一个表格中),避免了重复计算,从而提高了效率。动态规划可以应用于许多类型的问题,包括但不限于最优化问题、计数问题和决策问题。

最长公共子串

比较2个字符串,找出最长的公共子串,这就是最长公共子串问题(longest common substring, 简lcs)。

本文描述的最长子串问题,还有一个输出限制:若存在多个最长公共子串,输出在较短字符串中最先出现的那个lcs。这个限制简化了问题,让我们专注在寻找lcs的算法本源上。

动态规划思路:使用一个二维数组dp_cs记录字符串a和b比较的中间结果,其中dp_csi+1j+1表示a0~i与b0~j比较,以ai和bj结尾的最长子串的长度。如果ai==bj,那么dp_csi+1j+1 = dpij + 1,否则dp_csi+1j+1 = 0。

代码如下:

c 复制代码
char *dp_longest_common_substring(const char *a, const char *b) {
    int len_a = strlen(a), len_b = strlen(b), maxLen = 0, endPos = 0;
    int dp_cs[len_a + 1][len_b + 1];
    memset(dp_cs, 0, sizeof(dp_cs)); // 默认都为0
    for (int i = 0; i < len_a; i++) {
        for (int j = 0; j < len_b; j++) {
            if (a[i] == b[j]) {
                dp_cs[i + 1][j + 1] = dp_cs[i][j] + 1;
                if (dp_cs[i + 1][j + 1] > maxLen) {
                    maxLen = dp_cs[i + 1][j + 1];   // 记录最长的子串长度
                    endPos = len_a > len_b ? j : i; // 记录最长子串的位置(在最短字符串中的结束位置)
                }
            }
        }
    }
    if (maxLen > 0) {
        char *substr = (char *)malloc(maxLen + 1); // 注意返回的子串需要free掉,否则内存泄漏
        strncpy(substr, len_a > len_b ? &b[endPos - maxLen + 1] : &a[endPos - maxLen + 1], maxLen);
        substr[maxLen] = '\0';
        return substr;
    }
    return NULL;
}

测试代码:

c 复制代码
int test_lcs(int argc, char **argv) {
    string str1s[] = {"123123", "123213", "3243522", "35qeaaaafu", "12aaaaiul"};
    string str2s[] = {"123123", "123213", "3243522", "qeaaaaf", "aaaaiu"};
    for (int i = 0; i < sizeof(str1s) / sizeof(str1s[0]); i++) {
        char *lcs = dp_longest_common_substring(str1s[i].c_str(), str2s[i].c_str());
        if (lcs == NULL) {
            printf(">>>> case[%02d] has no lcs\n", i + 1);
            continue;
        }
        printf(">>>> case[%02d] lcs: '%s'\n", i + 1, lcs);
        free(lcs);
    }
    return 0;
}

测试输出:

相关推荐
2401_858286111 小时前
130.【C语言】可变参数宏
c语言·开发语言
彧azz2 小时前
B树原理与C语言实现
c语言·数据结构·b树
零依赖极客2 小时前
《30 天手搓 ARM 架构零依赖纯 C 推理引擎》课程介绍与大纲
c语言·开发语言·arm开发·人工智能·嵌入式硬件·ai编程
LuminousCPP2 小时前
数据结构-排序(三):快速排序进阶|挖坑法、双指针交换与手动栈非递归实现
c语言·数据结构·笔记·算法·排序算法
linx2952 小时前
单元三 · 那 C 的底层知识怎么办
c语言·开发语言·数据结构·c++·嵌入式硬件
linx2953 小时前
单元四 · 对称认知·上:内存与指针
c语言·开发语言·数据结构·嵌入式硬件·算法
HRTOS4 小时前
HRTOS 4.0 驱动库实例:LCD1602显示屏使用示例
c语言·单片机·嵌入式硬件·51单片机
一木 之林5 小时前
第 3 节 在 AI 行业中,C/C++ 编程中的动态库和静态库
c语言·c++·后端
linx2955 小时前
单元五 · 对称认知·下:编译与链接
linux·c语言·开发语言·c++·嵌入式硬件
T1mzhou6 小时前
ARM64 Linux 6.10 内核驱动(13):bus.c / driver.c 总线两张表,驱动怎么挂上去
linux·服务器·c语言·arm开发·arm