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最长公共子串(Python)

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最长公共子串(Python)

问题定义

给定两个字符串 S 1 , S 2 S_1 , S_2 S1​,S2​,找到一个最长的字符串 S 3 S_3 S3​,要求 S 3 S_3 S3​即是 S 1 S_1 S1​的子串,又是 S 2 S_2 S2​的子串
什么是子串:在字符串"12345"中,"123"是子串,“135”不是子串(是子序列)

解决方案 动态规划法

设立二维矩阵max_tail_len[i][j]表示 S 1 S_1 S1​以i为结尾, S 2 S_2 S2​以j为结尾的最长公共子序列长度,矩阵满足如下关系:
m a x _ t a i l _ l e n [ i ] [ j ] = { m a x _ t a i l _ l e n [ i − 1 ] [ j − 1 ] + 1        S 1 [ i ] = S 2 [ j ] 0                                                                                                  S 1 [ i ]    ! = S 2 [ j ] max_tail_len[i][j]=left{begin{array}{l}max_tail_lenlbrack i-1rbracklbrack j-1rbrack+1;;;S_1lbrack irbrack=S_2lbrack jrbrack\0;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;S_1lbrack irbrack;!=S_2lbrack jrbrackend{array}right. max_tail_len[i][j]={max_tail_len[i−1][j−1]+1S1​[i]=S2​[j]0S1​[i]!=S2​[j]​
根据此关系即从低索引到高索引更新出矩阵的值,代码如下(代码中的res表示公式中的max_tail_len[i][j]):

    res = [[0]*len(str2) for _ in range(len(str1))]
    for i in range(len(str1)):
        for j in range(len(str2)):
            if str1[i]==str2[j]:
                if i>0 and j>0:
                    res[i][j]=1+res[i-1][j-1]
                else:
                    res[i][j]=1

之后在迭代期间保存最大的长度和字符串即可,整个代码如下:

def max_sub_str(str1,str2):
    """
    最长公共字串
    动态规划
    时间复杂度O(n^2)
    :param str1:
    :param str2:
    :return: 最大长度,最大长度子串列表
    """
    res = [[0]*len(str2) for _ in range(len(str1))]
    max_len=0
    max_str=[]
    for i in range(len(str1)):
        for j in range(len(str2)):
            if str1[i]==str2[j]:
                if i>0 and j>0:
                    res[i][j]=1+res[i-1][j-1]
                else:
                    res[i][j]=1

            # 记录最大值
            if res[i][j]>max_len:
                max_len=res[i][j]
                max_str=[str1[i-max_len+1:i+1]]
            elif res[i][j]==max_len:
                max_str.append(str1[i-max_len:i])

    return max_len,max_str
复杂度

时间复杂度: O ( n 2 ) O(n^2) O(n2)
空间复杂度: O ( n 2 ) O(n^2) O(n2)

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