动态规划解决

注意这题求的是最长公共子串,不是最长公共子序列,子序列可以是不连续的,但子串一定是连续的。

定义dp[i][j]表示字符串str1中第i个字符和str2种第j个字符为最后一个元素所构成的最长公共子串。如果要求dp[i][j],也就是str1的第i个字符和str2的第j个字符为最后一个元素所构成的最长公共子串,我们首先需要判断这两个字符是否相等。

  • 如果不相等,那么他们就不能构成公共子串,也就是
    dp[i][j]=0;

  • 如果相等,我们还需要计算前面相等字符的个数,其实就是dp[i-1][j-1],所以
    dp[i][j]=dp[i-1][j-1]+1;

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有了递推公式,代码就比较简单了,我们使用两个变量,一个记录最长的公共子串,一个记录最长公共子串的结束位置,最后再对字符串进行截取即可,来看下代码

public String LCS(String str1, String str2) {
    int maxLenth = 0;//记录最长公共子串的长度
    //记录最长公共子串最后一个元素在字符串str1中的位置
    int maxLastIndex = 0;
    int[][] dp = new int[str1.length() + 1][str2.length() + 1];
    for (int i = 0; i < str1.length(); i++) {
        for (int j = 0; j < str2.length(); j++) {
            //递推公式,两个字符相等的情况
            if (str1.charAt(i) == str2.charAt(j)) {
                dp[i + 1][j + 1] = dp[i][j] + 1;
                //如果遇到了更长的子串,要更新,记录最长子串的长度,
                //以及最长子串最后一个元素的位置
                if (dp[i + 1][j + 1] > maxLenth) {
                    maxLenth = dp[i + 1][j+1];
                    maxLastIndex = i;
                }
            } else {
                //递推公式,两个字符不相等的情况
                dp[i + 1][j+1] = 0;
            }
        }
    }
    //最字符串进行截取,substring(a,b)中a和b分别表示截取的开始和结束位置
    return str1.substring(maxLastIndex - maxLenth + 1, maxLastIndex + 1);
}

时间复杂度:O(m*n),m和n分别表示两个字符串的长度

空间复杂度:O(m*n)

看一下运行结果

图片说明


动态规划代码优化

上面我们使用的是二维数组,我们发现计算当前位置的时候之和左上角的值有关,所以我们可以把二维数组变为一维数组,注意第2个for循环要进行倒叙,因为后面的值要依赖前面的值,如果不倒叙,前面的值会被覆盖,导致结果错误

public String LCS(String str1, String str2) {
    int maxLenth = 0;//记录最长公共子串的长度
    //记录最长公共子串最后一个元素在字符串str1中的位置
    int maxLastIndex = 0;
    int[] dp = new int[str2.length() + 1];
    for (int i = 0; i < str1.length(); i++) {
        //注意这里是倒叙
        for (int j = str2.length() - 1; j >= 0; j--) {
            //递推公式,两个字符相等的情况
            if (str1.charAt(i) == str2.charAt(j)) {
                dp[j + 1] = dp[j] + 1;
                //如果遇到了更长的子串,要更新,记录最长子串的长度,
                //以及最长子串最后一个元素的位置
                if (dp[j + 1] > maxLenth) {
                    maxLenth = dp[j + 1];
                    maxLastIndex = i;
                }
            } else {
                //递推公式,两个字符不相等的情况
                dp[j + 1] = 0;
            }
        }
    }
    //最字符串进行截取,substring(a,b)中a和b分别表示截取的开始和结束位置
    return str1.substring(maxLastIndex - maxLenth + 1, maxLastIndex + 1);
}

时间复杂度:O(m*n),m和n分别表示两个字符串的长度

空间复杂度:O(n),只需要一个一维数组即可

看下运行结果

图片说明


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