一、题目描述

给定两个字符串 text1 和 text2,返回这两个字符串的最长公共子序列的长度。

一个字符串的 子序列 是指这样一个新的字符串:它是由原字符串在不改变字符的相对顺序的情况下删除某些字符(也可以不删除任何字符)后组成的新字符串。
例如,“ace” 是 “abcde” 的子序列,但 “aec” 不是 “abcde” 的子序列。两个字符串的「公共子序列」是这两个字符串所共同拥有的子序列。

若这两个字符串没有公共子序列,则返回 0。

示例 1:

输入:text1 = "abcde", text2 = "ace" 
输出:3
解释:最长公共子序列是 "ace",它的长度为 3。

示例 2:

输入:text1 = "abc", text2 = "abc"
输出:3
解释:最长公共子序列是 "abc",它的长度为 3。

示例 3:

输入:text1 = "abc", text2 = "def"
输出:0
解释:两个字符串没有公共子序列,返回 0。

提示:

1 <= text1.length <= 1000
1 <= text2.length <= 1000
输入的字符串只含有小写英文字符。

二、解题思路 & 代码

第一步,一定要明确 dp 数组的含义
对于两个字符串的动态规划问题,套路是通用的。

比如说对于字符串 s1 和 s2,一般来说都要构造一个这样的 DP table:

【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_python


为了方便理解此表,我们暂时认为索引是从 1 开始的,待会的代码中只要稍作调整即可。其中,【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_leetcode_02 的含义是:对于 【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_字符串_03【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_python_04,它们的 LCS 长度是 【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_leetcode_02

比如上图的例子,【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_动态规划_06 的含义就是:对于 ​​​"ac"​​​ 和 ​​"babc"​​​,它们的 LCS 长度是 【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_python_07。我们最终想得到的答案应该是 【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_算法_08

第二步,定义 base case。

我们专门让索引为 0 的行和列表示空串,【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_动态规划_09【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_动态规划_10 都应该初始化为 0,这就是 base case

比如说,按照刚才 dp 数组的定义,【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_字符串_11 的含义是:对于字符串 ​​​""​​​ 和 ​​"bab"​​,其 LCS 的长度为 0。因为有一个字符串是空串,它们的最长公共子序列的长度显然应该是 0。

第三步,找状态转移方程。

这是动态规划最难的一步,不过好在这种字符串问题的套路都差不多,权且借这道题来聊聊处理这类问题的思路。

状态转移说简单些就是做选择,比如说这个问题,是求 ​​s1​​​ 和 ​​s2​​​ 的最长公共子序列,不妨称这个子序列为 ​​lcs​​​。那么对于 ​​s1​​​ 和 ​​s2​​ 中的每个字符,有什么选择?很简单,两种选择,要么在 lcs 中,要么不在。

【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_算法_12


这个「在」和「不在」就是选择,关键是,应该如何选择呢?这个需要动点脑筋:如果某个字符应该在 lcs 中,那么这个字符肯定同时存在于 s1 和 s2 中,因为 lcs 是最长公共子序列嘛。所以本题的思路是这样:

用两个指针 【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_字符串_13【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_leetcode_14 从后往前遍历 【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_python_15【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_python_16,如果 【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_字符串_17,那么这个字符一定在 lcs 中;否则的话,【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_算法_18【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_python_19

递归

def longestCommonSubsequence(str1, str2) -> int:
def dp(i, j):
# 空串的 base case
if i == -1 or j == -1:
return 0
if str1[i] == str2[j]:
# 这边找到一个 lcs 的元素,继续往前找
return dp(i - 1, j - 1) + 1
else:
# 谁能让 lcs 最长,就听谁的
return max(dp(i-1, j), dp(i, j-1))

# i 和 j 初始化为最后一个索引
return dp(len(str1)-1, len(str2)-1)

动态规划

def longestCommonSubsequence(str1, str2) -> int:
m, n = len(str1), len(str2)
# 构建 DP table 和 base case
dp = [[0] * (n + 1) for _ in range(m + 1)]
# 进行状态转移
for i in range(1, m + 1):
for j in range(1, n + 1):
if str1[i - 1] == str2[j - 1]:
# 找到一个 lcs 中的字符
dp[i][j] = 1 + dp[i-1][j-1]
else:
dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i][j-1])

return dp[-1][-1]

注意:

因为 【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_动态规划_20 永远是三者中最小的,max 根本不可能取到它。所以max 中方不放 【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_动态规划_20

dp[i][j] = max(dp[i-1][j], 
dp[i][j-1],
dp[i-1][j-1])

可看下图解释:

【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_算法_22


这样一看,显然 【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_动态规划_20对于两个字符串的动态规划问题,一般来说都是像本文一样定义 DP table,因为这样定义有一个好处,就是容易写出状态转移方程,【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_leetcode_02 的状态可以通过之前的状态推导出来

【leetCode】1143. 最长公共子序列(动态规划 hard)_python_25

参考:

  1. ​LeetCode题解(作者:labuladong 大佬)​