计算两个字符串x和y的最长公共子串(Longest Common Substring)。
假设字符串x和字符串y的长度分别为m和n,用数组c的元素c[i][j]记录x中前i个字符和y中前j个字符的最长公共子串的长度。
c[i][j]满足最优子结构,其递归定义为:
计算所有c[i][j](0≤i≤m,0≤j≤n)的值,值最大的c[i][j]即为字符串x和y的最长公共子串的长度。根据该长度即i和j,确定一个最长公共子串。
【C代码】
(1)常量和变量说明
x,y:长度分别为m和n的字符串
c[i][j]:记录x中前i个字符和y中前j个字符的最长公共子串的长度
max:x和y的最长公共子串的长度
maxi,maXj:分别表示x和y的某个最长公共子串的最后一个字符在x和y中的位置(序号)
(2)C程序
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int c[50][50];
int maxi;
int maxj;
int lcs(char*x,int m,char*y,int n){
int i,j;
int max=0;
maxi=0;
maxj=0;
for(i=0;i<=m;i++)c[i][0]=0;
for(i=1;i<=n;i++)c[0][i]=0;
for(i=1;i<=m;i++){
for(j=1;j<=n;j++){
if((1)){
c[i][j]=c[i-1][j-1]+1;
if(max<c[i][j]){
(2);
maxi=i;
maxj=j;
}
}
else(3);
}
}
return max;
}
void printLCS(int max,char*x){
int i=0;
if(max==0)return;
for((4);i<maxi;i++)
printf("%c",x[i]);
}
void main( ){
char*x="ABCADAB";
char*y="BDCABA";
int max=0;
int m=strlen(x);
int n=strlen(y);
max=lcs(x,m,y,n);
printLCS(max,x);
}
【问题1】(8分)
根据以上说明和C代码,填充C代码中的空(1)~(4)。
【问题2】(4分)
根据题干说明和以上C代码,算法采用了(5)设计策略。
分析时间复杂度为(6)(用O符号表示)。
【问题3】(3分)
根据题干说明和以上C代码,输入字符串x="ABCADAB','y="BDCABA",则输出为(7)。
正确答案及解析
正确答案
解析
【问题1】
(1)x[i-1]==y[j-1]
(2)max=c[i][j]
(3)c[i][j]=0
(4)i=maxi-max
【问题2】
(5)动态规划法
(6)O(m*n)
【问题3】
(7)AB
首先对于C语言算法题,一般的解题思路是先解决除程序填空以外的问题,这些问题弄清楚,有利于程序填空部分的分析。
第一步,分析程序所采用的算法,常见的算法包括:分治法、动态规划法、回溯法、贪心法。本题中要求的是两个串的最长公共子串,在程序中采用了数组来记录子问题的中间结果,这一特征与动态规划法的做法非常吻合,所以应选动态规划法。
第二步,解决“输入字符串x="ABCADAB’,'y="BDCABA",则输出为(7)”的问题,该问题相对容易解决,因为题目已告知程序的作用是求最长公共子串,而且从程序的输出函数可以看出,要输出的,只有子串,没有其他信息,所以我们只需要手动求两个串的公共子串,并写出答案即可。两个串第一个公共子串明显是“AB”,所以输出的结果为“AB”。
第三步,求时间复杂度,由于程序中最多双重循环,其中外层循环的规模为m,而内层循环的规模为n,所以时间复杂度为O(m*n)。
第四步,也是最难的一步,是解决程序填空的问题。动态规划的问题,一般都会给出递归定义式,这个式子,往往是多个空的关键点。以本题为例:
第1空是判断的条件,输出的结果是c[i][j]=c[i-1][j-1]+1,此时根据递归式可以看到,所需的条件是x[i-1]=y[j-1],因此第1空填写判断条件x[i-1]==y[j-1]。
第2空是在if(max<c[i][j])跟随的大括号中,根据前后代码和此处的判断条件,当max小于当前时,应该改变max的值,并记录此时的maxi和maxj,此处缺少改变max的值,因此,第2空应该将当前最大值赋值给max,即max=c[i][j]。
第3空是第一个if语句的else选择,根据递归式,if(x[i-1]==y[j-1])不满足时,属于其他情况,应该赋值为0,因此第3空填写c[i][j]=0。
而第4空是用于打印结果,由于maxi记录了子串末尾+1的位置信息,子串长度为max,所以用maxi-max定位至子串开始位置,以便打印子串,因此第4空填写i=maxi-max。
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