算法日记day 42(动归之不相交的线|最大子数组和|判断子序列)

news2024/9/24 19:15:33

一、不相交的线

题目:

在两条独立的水平线上按给定的顺序写下 nums1 和 nums2 中的整数。

现在,可以绘制一些连接两个数字 nums1[i] 和 nums2[j] 的直线,这些直线需要同时满足:

  •  nums1[i] == nums2[j]
  • 且绘制的直线不与任何其他连线(非水平线)相交。

请注意,连线即使在端点也不能相交:每个数字只能属于一条连线。

以这种方法绘制线条,并返回可以绘制的最大连线数。

示例 1:

输入:nums1 = [1,4,2], nums2 = [1,2,4]
输出:2
解释:可以画出两条不交叉的线,如上图所示。 
但无法画出第三条不相交的直线,因为从 nums1[1]=4 到 nums2[2]=4 的直线将与从 nums1[2]=2 到 nums2[1]=2 的直线相交。

示例 2:

输入:nums1 = [2,5,1,2,5], nums2 = [10,5,2,1,5,2]
输出:3

示例 3:

输入:nums1 = [1,3,7,1,7,5], nums2 = [1,9,2,5,1]
输出:2

思路:

在经过审题之后,为了使线不相交,本题其实就转化为了最长公共子序列的问题,只不过加上了一层不可相交线的外衣,其本质与最长公共子序列并无区别

代码:

public int maxUncrossedLines(int[] nums1, int[] nums2) {
    // 获取两个数组的长度
    int n1 = nums1.length;
    int n2 = nums2.length;
    
    // 创建一个二维数组dp,dp[i][j]表示nums1前i个元素和nums2前j个元素的最长公共子序列的长度
    int[][] dp = new int[n1 + 1][n2 + 1];
    
    // 遍历dp数组填充数据
    for (int i = 1; i <= n1; i++) {
        for (int j = 1; j <= n2; j++) {
            // 如果nums1的第i-1个元素等于nums2的第j-1个元素
            if (nums1[i - 1] == nums2[j - 1]) {
                // 更新dp[i][j],表示在dp[i-1][j-1]的基础上增加1
                dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + 1;
            } else {
                // 否则dp[i][j]取dp[i-1][j]和dp[i][j-1]的最大值
                dp[i][j] = Math.max(dp[i - 1][j], dp[i][j - 1]);
            }
        }
    }
    
    // 返回最大不相交线条的数量,即最长公共子序列的长度
    return dp[n1][n2];
}
  • n1 和 n2 分别表示 nums1 和 nums2 的长度。
  • 创建一个二维数组 dp,大小为 (n1 + 1) x (n2 + 1)dp[i][j] 用于存储 nums1 的前 i 个元素和 nums2 的前 j 个元素的最长公共子序列长度。数组大小加1是为了处理边界情况(即处理空数组)。
  • 外层和内层循环遍历 dp 数组,i 和 j 分别表示 nums1 和 nums2 的索引。
  • 当 nums1[i - 1] 等于 nums2[j - 1] 时,dp[i][j] 更新为 dp[i - 1][j - 1] + 1,表示在 dp[i-1][j-1] 的基础上增加 1。
  • 否则,dp[i][j] 取 dp[i - 1][j] 和 dp[i][j - 1] 的最大值,表示在 nums1 或 nums2 中剔除当前元素后的最长公共子序列长度。
  • 返回 dp 数组中的最后一个元素 dp[n1][n2],即 nums1 和 nums2 的最长公共子序列的长度。

二、最大子数组和 

题目:

给你一个整数数组 nums ,请你找出一个具有最大和的连续子数组(子数组最少包含一个元素),返回其最大和。

子数组是数组中的一个连续部分。

示例 1:

输入:nums = [-2,1,-3,4,-1,2,1,-5,4]
输出:6
解释:连续子数组 [4,-1,2,1] 的和最大,为 6 。

示例 2:

输入:nums = [1]
输出:1

示例 3:

输入:nums = [5,4,-1,7,8]
输出:23

思路:

首先明确dp数组的含义,本题中dp数组含义为以 i 为尾的nums[i]最大子数组和为dp[i],定义初始结结果为第一个数的值,此后遍历数组,如果相加的值大于初始值,则更换为相加后的值,否则将初始值更替为当前遍历的值,因此递推关系式为

                                   dp[i] = max(dp[i-1] + nums[i],dp[i])

代码:

public int maxSubArray(int[] nums) {
    // 如果输入数组为空,返回0
    if (nums.length == 0)
        return 0;

    // 创建一个dp数组用于存储到当前位置的最大子数组和
    int[] dp = new int[nums.length];
    // 初始化第一个元素的最大子数组和
    dp[0] = nums[0];
    // 初始化结果为第一个元素
    int res = nums[0];

    // 遍历数组,从第二个元素开始
    for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
        // dp[i]表示以nums[i]结尾的最大子数组和
        // 可以选择将当前元素加到前一个子数组,或者从当前元素重新开始
        dp[i] = Math.max(dp[i - 1] + nums[i], nums[i]);
        // 更新结果,保留当前最大的子数组和
        res = Math.max(res, dp[i]);
    }

    // 返回找到的最大子数组和
    return res;
}
  • 首先检查输入数组是否为空。如果数组为空,直接返回 0。
  • 创建一个 dp 数组,用于存储以每个元素结尾的最大子数组和。
  • 将 dp[0] 初始化为 nums[0],因为以第一个元素结尾的子数组只有它自己。
  • 另外,定义一个变量 res 来存储当前找到的最大子数组和,初始值也是 nums[0]。
  • 从第二个元素开始遍历数组:
    • 然后使用 res = Math.max(res, dp[i]) 更新当前的最大子数组和。
    • 使用 Math.max(dp[i - 1] + nums[i], nums[i]) 判断两种情况:
      • 第一种情况是将当前元素 nums[i] 加到之前的最大子数组和 dp[i - 1] 上;
      • 第二种情况是从当前元素 nums[i] 开始新的子数组(即忽略之前的任何元素)。
    • dp[i] 表示以 nums[i] 结尾的最大子数组和。
  • 遍历完数组后,返回找到的最大子数组和 res

三、判断子序列 

题目:

给定字符串 s 和 t ,判断 s 是否为 t 的子序列。

字符串的一个子序列是原始字符串删除一些(也可以不删除)字符而不改变剩余字符相对位置形成的新字符串。(例如,"ace""abcde"的一个子序列,而"aec"不是)。

示例 1:

输入:s = "abc", t = "ahbgdc"
输出:true

示例 2:

输入:s = "axc", t = "ahbgdc"
输出:false

动归解法 

思路:

采用动态规划的思路解决,此时的dp数组的含义为以i-1为结尾的字符串s和以j-1为结尾的字符串t的子序列长度为dp[i][j],对于其中相同的元素,递推式为

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

否则应该保留之前的值,子序列长度不变,因此递推式为

                                                       dp[i][j] = dp[i][j-1] 

代码:

public boolean isSubsequence(String s, String t) {
    // 获取字符串 s 和 t 的长度
    int len1 = s.length();
    int len2 = t.length();

    // 创建一个二维数组 dp,dp[i][j] 代表 s 的前 i 个字符是否是 t 的前 j 个字符的子序列
    int[][] dp = new int[len1 + 1][len2 + 1];

    // 填充 dp 数组
    for (int i = 1; i <= len1; i++) { // 遍历 s 的每个字符
        for (int j = 1; j <= len2; j++) { // 遍历 t 的每个字符
            if (s.charAt(i - 1) == t.charAt(j - 1)) { // 如果 s 的当前字符等于 t 的当前字符
                dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + 1; // s 的前 i 个字符中的第 i 个字符匹配上了 t 的第 j 个字符
            } else {
                dp[i][j] = dp[i][j - 1]; // 否则,当前字符不匹配,保留之前的值
            }
        }
    }

    // 最终检查是否 s 的所有字符都是 t 的子序列中的字符
    return dp[len1][len2] == len1; // 如果 dp[len1][len2] 等于 len1,说明 s 是 t 的子序列
}
    • len1 和 len2 分别表示字符串 s 和 t 的长度。
    • dp 是一个二维数组,其中 dp[i][j] 代表 s 的前 i 个字符是否可以在 t 的前 j 个字符中找到作为子序列。
  1. 动态规划填表

    • 外层循环遍历 s 的每个字符(从 i = 1 到 len1),内层循环遍历 t 的每个字符(从 j = 1 到 len2)。
    • 如果 s 的第 i 个字符(s.charAt(i - 1))等于 t 的第 j 个字符(t.charAt(j - 1)),则 dp[i][j] 的值等于 dp[i - 1][j - 1] + 1。这表示如果前 i-1 个字符是 t 的前 j-1 个字符的子序列,那么当前字符也匹配,子序列的长度增加了 1。
    • 如果当前字符不匹配,则 dp[i][j] 等于 dp[i][j - 1],表示子序列长度不变,继续保持之前的值。
  2. 判断结果

    • 最后返回 dp[len1][len2] == len1,检查 s 是否能在 t 的全部字符中作为子序列。如果 dp[len1][len2] 的值等于 len1,说明所有的字符都找到了匹配,s 是 t 的子序列。

双指针解法 

public boolean isSubsequence(String s, String t) {
    // 获取字符串 s 和 t 的长度
    int n1 = s.length();
    int n2 = t.length();

    // 将字符串 s 和 t 转换为字符数组
    char[] s1 = s.toCharArray();
    char[] t1 = t.toCharArray();

    // 初始化两个指针 i 和 j,用于遍历 s 和 t
    int i = 0, j = 0;

    // 使用 while 循环同时遍历 s 和 t,直到其中一个字符串被遍历完
    while (i < n1 && j < n2) {
        // 如果 s 的当前字符与 t 的当前字符相等
        if (s1[i] == t1[j]) {
            i++; // 移动 s 的指针到下一个字符
        }
        j++; // 始终移动 t 的指针到下一个字符
    }

    // 如果 i 等于 n1,说明 s 的所有字符都在 t 中找到了匹配
    return i == n1;
}
  1. 获取长度

    • int n1 = s.length();:获取字符串 s 的长度。
    • int n2 = t.length();:获取字符串 t 的长度。
  2. 转换为字符数组

    • char[] s1 = s.toCharArray();:将字符串 s 转换为字符数组 s1
    • char[] t1 = t.toCharArray();:将字符串 t 转换为字符数组 t1
  3. 初始化指针

    • int i = 0, j = 0;:初始化两个指针 i 和 j,分别用来跟踪 s 和 t 中当前的字符位置。i 用于指向 s 的字符,j 用于指向 t 的字符。
  4. 遍历字符串

    • while (i < n1 && j < n2):当 i 小于 n1 且 j 小于 n2 时,继续执行循环,这意味着仍然有字符未被检查。
    • 在循环中,首先检查 s 和 t 当前指针所指的字符是否相等:
      • if (s1[i] == t1[j]):如果 s 的当前字符与 t 的当前字符相等,则说明找到了一个匹配。
        • i++;:移动 i 指针到下一个字符,以便检查 s 中的下一个字符。
      • j++;:无论字符是否匹配,都将 j 指针移动到 t 中的下一个字符,继续遍历 t
  5. 结果判断

    • return i == n1;:循环结束后,检查 i 是否等于 n1。如果相等,说明字符串 s 中的所有字符都在 t 中找到了匹配,返回 true;否则返回 false

今天的学习就到这里 

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