Java 算法经典题中怎么用动态规划解决最长公共子序列问题

冬丽小哥_9272

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2026-08-02

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动态规划是解决最长公共子序列(lcs)最常用且高效的方法,时间复杂度为o(m×n);状态dpi表示str1前i个字符与str2前j个字符的lcs长度,转移方程分字符相等时dpi=dpi−1+1、不等时dpi=max(dpi−1, dpi);回溯构造lcs需从dpm逆推,空间可优化为o(min(m,n))但构造序列需完整dp表或路径记录。

java 算法经典题中怎么用动态规划解决最长公共子序列问题

动态规划是解决最长公共子序列(LCS)最常用且高效的方法。它不依赖暴力枚举,而是通过复用子问题结果,把时间复杂度从指数级降到 O(m×n),其中 m、n 分别是两个字符串的长度。

核心状态定义要对齐下标

定义二维数组 dp[i][j] 表示字符串 str1 的前 i 个字符与 str2 的前 j 个字符的 LCS 长度。注意:i 和 j 从 0 开始,但 dp[0][j] 和 dp[i][0] 全为 0(空串与任意串的 LCS 长度为 0),所以实际有效范围是 i ∈ [1, m],j ∈ [1, n]。

状态转移方程分两种情况

遍历 str1 和 str2 每一对位置(i−1 和 j−1 对应字符):

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  • 如果 str1.charAt(i−1) == str2.charAt(j−1),说明该字符可加入 LCS,dp[i][j] = dp[i−1][j−1] + 1
  • 如果不相等,则跳过其中一个字符,取更优解:dp[i][j] = Math.max(dp[i−1][j], dp[i][j−1])

构造具体子序列需回溯

仅求长度只需返回 dp[m][n];若需还原出实际 LCS 字符串,得从 dp[m][n] 往回走:

  • 从 i = m, j = n 开始,逐步比较
  • 若 str1[i−1] == str2[j−1],该字符属于 LCS,加入结果,并同时向左上移动(i--, j--)
  • 否则,看 dp[i−1][j] 和 dp[i][j−1] 哪个更大:大者方向即为上一步来源(向上或向左)
  • 最后将收集的字符反转,得到正序 LCS

空间可优化但逻辑不变

标准实现用二维数组 O(m×n) 空间;若只需求长度,可用滚动数组压缩为 O(min(m,n)) 空间——只保留两行或一行,每次覆盖更新。但回溯构造字符串时仍需完整 dp 表或额外记录路径(如用 direction 矩阵标记 1/2/3),否则无法还原序列。

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