华为OJ:,公共字符串计算

公共字符串计算,也称为最长公共子串问题,是指在给定两个串中找到一个字串,使得这个字串在两个原串中出现同时最长。这个问题是近年来常见的字符串处理算法问题之一,有广泛的应用。

在实际应用中,公共字符串计算可以用于文本比对、DNA序列比对、图像匹配等领域。比如在文本比对中,当我们想要找到两份文本的重复部分,就可以使用公共字符串计算算法找到两份文本最长公共子串。在DNA序列比对中,可以通过找到DNA序列中最长公共子串,来比对两个物种的基因差异。

下面介绍两种常见的公共字符串计算算法:

1. 暴力枚举

暴力枚举是最简单的公共字符串计算算法,其基本思路是针对其中一个字符串的每一个字串,在另一个字符串中寻找是否存在相同的字串,然后选取最长的相同字串作为结果。具体算法实现如下:

1. 针对其中一个字符串的每一个字串进行比较;

2. 在另一个字符串中寻找是否存在相同的字串;

3. 如果存在相同字串,则长度加1,并继续比较下一个字符;

4. 如果不存在相同字串,则比较下一个字串,并把长度清零;

5. 重复执行步骤1-4,直到比较完所有字串;

6. 输出最长相同字串。

暴力枚举算法直接遍历所有的子串,并计算它们的长度,因此时间复杂度为$O(n^3)$。在处理大规模数据的时候,效率较低,一般不使用此算法。

2. 动态规划

动态规划是一种更高效的公共字符串计算算法,通过建立一个矩阵来存储已经比较好的公共子串,可以减少比较的次数,从而提高效率。具体算法实现如下:

1. 建立一个二维数组$dp[i][j]$,其中$dp[ i ][ j ]$表示以第一个字符串第i个数字和第二个字符串第j个数字结尾的最长公共字符串长度;

2. 遍历两个字符串,如果第一个字符串的第i个数字和第二个字符串的第j个数字相同,就把$dp[i][j]$赋值为$dp[i-1][j-1]+1$;

3. 如果不同,就把$dp[i][j]$赋值为$0$;

4. 在比较过程中记录最长公共字符串的长度和位置;

5. 输出最长公共字符串。

通过动态规划算法,可以将时间复杂度降到$O(n^2)$,效率非常高,因此在实际应用中更为常用。

综上所述,公共字符串计算是一种实用的字符串处理算法,在文本比对、DNA序列比对、图像匹配等领域有广泛的应用。算法实现上,暴力枚举虽然直观,但时间复杂度较高,因此不适用于大规模数据的处理;而动态规划使用矩阵存储公共子串,大大降低了比较的次数,因此效率更高,更为实用。


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