一、最长递增子序列
链接:力扣
描述:给你一个整数数组 nums ,找到其中最长严格递增子序列的长度。
子序列 是由数组派生而来的序列,删除(或不删除)数组中的元素而不改变其余元素的顺序。例如,[3,6,2,7] 是数组 [0,3,1,6,2,2,7] 的子序列。
思路如下:
“子序列是由数组派生而来的序列,删除(或不删除)数组中的元素而不改变其余元素的顺序”。
子序列问题是动态规划解决的经典问题,当前下标i的递增子序列长度,其实和i之前的下表j的子序列长度有关系。
动规五部曲:
1、dp[i]的定义
dp[i]表示i之前包括i的以nums[i]结尾的最长递增子序列的长度
为什么一定表示 “以nums[i]结尾的最长递增子序” ,因为在做递增比较的时候,如果比较 nums[j] 和 nums[i] 的大小,那么两个递增子序列一定分别以nums[j]为结尾和 nums[i]为结尾。
2、状态转移方程
位置i的最长升序子序列等于j从0到i-1各个位置的最长升序子序列 + 1 的最大值。
所以:if (nums[i] > nums[j]) dp[i] = max(dp[i], dp[j] + 1);
注意这里不是要dp[i] 与 dp[j] + 1进行比较,而是我们要取dp[j] + 1的最大值。
3、dp[i]的初始化
每一个i,对应的dp[i](即最长递增子序列)起始大小至少都是1.
4、确定遍历顺序
dp[i] 是有0到i-1各个位置的最长递增子序列推导而来,那么遍历i一定是从前向后遍历。对于j的遍历顺序来说,从前往后和从后往前都可以,只有遍历完所有元素即可。
遍历i的循环在外层,遍历j则在内层,代码如下:
for (int i = 0; i < nums.size(); i++)
{
for (int j = 0; j < i; j++)
{
if (nums[i] > nums[j])
{//递推公式
dp[i] = max(dp[j] + 1, dp[i]);
}
}
}
5、举例推导dp数组
输入:[0,1,0,3,2],dp数组的变化如下:
代码如下:
class Solution {
public:
int lengthOfLIS(vector<int>& nums)
{
//dp[i]:以nums[i]为结尾的最长递增子序列的长度
vector<int>dp(nums.size(), 1);
int result = 0;
for (int i = 0; i < nums.size(); i++)
{
for (int j = 0; j < i; j++)
{
if (nums[i] > nums[j])
{//递推公式
dp[i] = max(dp[j] + 1, dp[i]);
}
}
}
for (int i = 0; i < nums.size(); i++)
{
//求dp数组的最大值
result = max(result, dp[i]);
}
return result;
}
};
运行如下:
二、最长连续递增序列
链接:力扣
描述:给定一个未经排序的整数数组,找到最长且 连续递增的子序列,并返回该序列的长度。
连续递增的子序列 可以由两个下标 l 和 r(l < r)确定,如果对于每个 l <= i < r,都有 nums[i] < nums[i + 1] ,那么子序列 [nums[l], nums[l + 1], ..., nums[r - 1], nums[r]] 就是连续递增子序列。
思路如下:
本题与上一题最大的区别在于“连续”,本题要求的是最长连续递增序列
动规五部曲分析如下:
1、确定dp数组(dp table)以及下标的含义
dp[i]:以下标i为结尾的连续递增的子序列长度为dp[i]。一定是以下标i为结尾,并不是说一定以下标0为起始位置。
2、确定递推公式
其中一种思路:
如果 nums[i] > nums[i - 1],那么以 i 为结尾的连续递增的子序列长度 一定等于 以i - 1为结尾的连续递增的子序列长度 + 1 。
即:dp[i] = dp[i - 1] + 1;
因为本题要求连续递增子序列,所以就只要比较nums[i]与nums[i - 1],而不用去比较nums[j]与nums[i] (j是在0到i之间遍历)。
既然不用j了,那么也不用两层for循环,本题一层for循环就行,比较nums[i] 和 nums[i - 1]。
第二种思路:直接在上一题的思路加一个j与i的关系作为判断条件:i==j-1即可。
3、dp数组如何初始化
以下标i为结尾的连续递增的子序列长度最少也应该是1,即就是nums[i]这一个元素。
所以dp[i]应该初始1;
4、确定遍历顺序
从递推公式上可以看出, dp[i + 1]依赖dp[i],所以一定是从前向后遍历。
5、举例推导dp数组
已输入nums = [1,3,5,4,7]为例,dp数组状态如下:
代码如下:
class Solution {
public:
int findLengthOfLCIS(vector<int>& nums)
{
//dp[i]:以nums[i]为结尾的最长连续递增序列的长度
vector<int>dp(nums.size(), 1);
int result;
for (int i = 0; i < nums.size(); i++)
{
for (int j = 0; j < i; j++)
{
if (nums[i] > nums[j] && i == j + 1)
{
dp[i] = max(dp[j] + 1, dp[i]);
}
}
result = max(result, dp[i]);
}
return result;
}
};
运行如下:
三、最长重复子数组
链接:力扣
描述:给两个整数数组 nums1
和 nums2
,返回 两个数组中 公共的 、长度最长的子数组的长度 。
思路如下:本题也是子序列问题,题目中的子数组,其实就是连续子序列。
要求两个数组中最长重复子数组,如果是暴力的解法只需要先两层for循环确定两个数组起始位置,然后再来一个循环可以是for或者while,来从两个起始位置开始比较,取得重复子数组的长度。
本题还可以用动态规划来解决,用二维数组可以记录两个字符串的所有比较情况,这样就比较好推递推公式了。 动规五部曲分析如下:
1、确定dp数组(dp table)以及下标的含义
dp[i][j] :以下标i - 1为结尾的A,和以下标j - 1为结尾的B,最长重复子数组长度为dp[i][j]。
(特别注意: “以下标i - 1为结尾的A” 标明一定是 以A[i-1]为结尾的字符串 )
根据该定义,dp[0][0]是无意义的定义,其实dp[i][j]的定义也就决定着,我们在遍历dp[i][j]的时候i 和j都要从1开始。
2、确定递推公式
根据dp[i][j]的定义,dp[i][j]的状态只能由dp[i - 1][j - 1]推导出来。
即当A[i - 1] 和B[j - 1]相等的时候,dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + 1;
根据递推公式可以看出,遍历i和j要从1开始。
3、dp数组如何初始化
根据dp[i][j]的定义,dp[i][0] 和dp[0][j]其实都是没有意义的,但dp[i][0] 和dp[0][j]要初始值,为了方便,递归公式为:dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + 1,所以dp[i][0] 和dp[0][j]初始化为0。
举个例子A[0]如果和B[0]相同的话,dp[1][1] = dp[0][0] + 1,只有dp[0][0]初始为0,正好符合递推公式逐步累加起来。
4、确定遍历顺序
外层for循环遍历A,内层for循环遍历B。
反过来也可以。同时题目要求长度最长的子数组的长度,所以在遍历的时候顺便把dp[i][j]的最大值记录下来。
代码如下:
for (int i = 1; i <= nums1.size(); i++) {
for (int j = 1; j <= nums2.size(); j++) {
if (nums1[i - 1] == nums2[j - 1]) {
dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + 1;
}
if (dp[i][j] > result) result = dp[i][j];
}
}
5、举例推导dp数组
以A: [1,2,3,2,1],B: [3,2,1,4,7]为例,画一个dp数组的状态变化,如下:
代码如下:
class Solution {
public:
int findLength(vector<int>& nums1, vector<int>& nums2)
{
//dp[i][j]:以nums1[i-1]和nums2[j-1]为结尾元素的最长重复子数组的长度
vector<vector<int>>dp(nums1.size() + 1, vector<int>(nums2.size()+1));
int result = 0;
for (int i = 1; i <= nums1.size(); i++)
{
for (int j = 1; j <= nums2.size(); j++)
{
if (nums1[i-1] == nums2[j-1])
{
dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + 1;
}
result = max(result, dp[i][j]);
}
}
return result;
}
};
运行如下: