最长子串/子序列算法系列

1. 最长公共子串

1.1 只返回子串最大长度

问题:给定两个字符串,返回两个字符串中最长子串的长度。

/**
 * 返回两个数组中公共的、长度最长的子数组的长度
 * @param A
 * @param B
 * @return
 */
public int findLength(int[] A, int[] B) {
    // dp[i][j]表示下标0~i-1,0~j-1的最大长度2
    int[][] dp=new int[A.length+1][B.length+1];
    dp[0][0]=0;
    int ans=0;
    for (int i = 1; i <=A.length; i++) {
        for (int j = 1; j <=B.length; j++) {
            if (A[i-1]==B[j-1]){
                dp[i][j]=dp[i-1][j-1]+1;
            }
            ans=Math.max(ans,dp[i][j]);
        }
    }
    return ans;
}

1.2 返回最大长度的子串

问题:给定两个字符串,返回两个字符串中最长子串。

/**
 * 返回最长公共子串
 * @param s1
 * @param s2
 * @return
 */
public String findCommons(String s1, String s2) {
    if (s1.length()>s2.length()){
        String temp=s1;
        s1=s2;
        s2=temp;
    }
    // dp[i][j]表示下标0~i-1,0~j-1的最大长度
    int[][] dp=new int[s1.length()+1][s2.length()+1];
    // 最大长度
    int maxLength=0;
    // 最大长度最后一个字符下标
    int lastIndex=0;
    dp[0][0]=0;
    for (int i = 1; i <=s1.length(); i++) {
        for (int j = 1; j <=s2.length(); j++) {
            if (s1.charAt(i-1)==s2.charAt(j-1)){
                dp[i][j]=dp[i-1][j-1]+1;
                if (dp[i][j]>maxLength){
                    maxLength=dp[i][j];
                    lastIndex=i-1;
                }
            }
        }
    }
    return s1.substring(lastIndex-maxLength+1,maxLength);
}

2. 最长公共子序列

2.1 只返回最长公共子序列长度

public int longestCommonSubsequence(String text1, String text2) {

    int len1 = text1.length();
    int len2 = text2.length();
    // dp[i][j]:长度为[0, i - 1]的字符串text1与长度为[0, j - 1]的字符串text2的最长公共子序列长度为dp[i][j]
    int[][] dp = new int[len1+1][len2+1];

    for (int i=1; i<=len1; ++i) {
        for (int j=1; j<=len2; ++j) {
            if (text1.charAt(i-1) == text2.charAt(j-1)) {
                dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + 1;
            } else {
                dp[i][j] = Math.max(dp[i-1][j], dp[i][j-1]);
            }
        }
    }
    return dp[len1][len2];
}

2.2 返回最长公共子序列

public void longestCommonSubsequence(String s1, String s2) {
    int len1=s1.length();
    int len2=s2.length();
    // dp数组,保存最大长度
    int[][] dp=new int[len1+1][len2+1];
    // 标志数组,记录当前状态是从哪个状态转变过来的(三种)
    int[][] flag=new int[len1+1][len2+1];
    // 1.填充dp和flag
    for (int i = 1; i <=len1; i++) {
        for (int j = 1; j <=len2; j++) {
            // 1.第一种状态
            if (s1.charAt(i-1)==s2.charAt(j-1)){
                dp[i][j]=dp[i-1][j-1]+1;
                flag[i][j]=1;
            // 2.第二种状态
            }else if (dp[i-1][j]>=dp[i][j-1]){
                dp[i][j]=dp[i-1][j];
                flag[i][j]=0;
            // 3.第三种状态
            }else {
                dp[i][j]=dp[i][j-1];
                flag[i][j]=-1;
            }
        }
    }
    if (len1<len2){
        String t=s1;
        s1=s2;
        s2=t;
    }
    // 2.回溯较长字符串找结果
    display(s1,flag,len1,len2);
}

/**
 * 递归查找结果
 * @param s1
 * @param flag
 * @param i
 * @param j
 */
private static void display(String s1, int[][] flag, int i, int j) {
    if(i == 0 || j == 0) {
        return;
    }
    if(flag[i][j] == 1)
    {
        display(s1, flag, i-1, j-1);
        System.out.print(s1.charAt(i-1) + " ");
    }
    else if(flag[i][j] == 0)
    {
        display(s1, flag, i-1, j);
    }
    else if(flag[i][j] == -1)
    {
        display(s1, flag,  i, j-1);
    }
}

3.最长递增子序列

3.1 只返回最大长度

public int lengthOfLIS(int[] nums) {
    if (nums==null||nums.length==0){
        return 0;
    }
    int[] dp=new int[nums.length];
    dp[0]=1;
    int maxdp=1;
    int n=nums.length;
    for (int i = 1; i < n; i++) {
        dp[i] = 1;
        for (int j = 0; j < i; j++) {
            if (nums[i] > nums[j]) {
                dp[i] = Math.max(dp[i], dp[j] + 1);
            }
        }
        maxdp = Math.max(maxdp, dp[i]);
    }
    return maxdp;
}

3.2 返回序列

public int[] LIS (int[] arr) {
    // dp[i]表示以arr[i]结尾的最长上升子序列长度
    int[] dp=new int[arr.length];
    // 最大长度
    int maxLen=0;
    // 最大长度的最后一个元素下标
    int index=0;
    // 1.求每个位置的最大长度
    for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
        dp[i]=1;
        for (int j = 0; j <i ; j++) {
            if (arr[i]>arr[j]){
                dp[i]=Math.max(dp[i],dp[j]+1);
            }
            if (dp[i]>maxLen){
                maxLen=dp[i];
                index=i;
            }
        }
    }
    // 2.求结果数组
    int[] res=new int[maxLen];
    res[--maxLen]=arr[index];
    for (int i = index; i>=0; i--) {
        if ((arr[i]<arr[index])&&(dp[i]==dp[index]-1)){
            res[--maxLen]=arr[i];
            index=i;
        }
    }
    return res;
}

4.最长回文子串

问题:给你一个字符串 s,找到 s 中最长的回文子串。

public String longestPalindrome(String s) {
    int n = s.length();
    // dp[i][j]表示下标i~j之间的字符串是不是回文串
    boolean[][] dp = new boolean[n][n];
    String ans = "";
    //  遍历所有长度
    for(int len = 0; len < s.length() ; len ++){
        //从start开始的len长度
        for (int start = 0; start < dp.length - len; start++) {
            int end = start + len;
            if(len == 0) {
                dp[start][end] = true;
            } else if(len == 1) {
                dp[start][end] = s.charAt(start) == s.charAt(end);
            } else {
                dp[start][end] = s.charAt(start) == s.charAt(end) && dp[start + 1][end - 1];
            }
            if(dp[start][end] && len >= ans.length()){
                ans = s.substring(start, end + 1);
            }

        }
    }
    return ans;
}

5.最长回文子序列

private int findLongestPalindromeSubSeq(String s) {
    if(s==null||s.length()==0){
        return 0;
    }
    int len=s.length();
    // dp[i][j]表示区间i~j的最长回文子序列长度
    int[][] dp=new int[len][len];
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        dp[i][i]=1;
    }
    for (int i = len-1; i >=0; i--) {
        for (int j = i+1; j < len; j++) {
            if (s.charAt(i)==s.charAt(j)){
                dp[i][j]=dp[i+1][j-1]+2;
            }else {
                dp[i][j]=Math.max(dp[i+1][j],dp[i][j-1]);
            }
        }
    }
    return dp[0][len-1];
}

6.最长无重复子串

问题:给定一个数组arr,返回arr的最长的无重复子串的长度(无重复指的是所有数字都不相同)。

public int maxLength (int[] arr) {
    // write code here
    int maxLength=0;
    int start=0,end=0;
   HashMap<Integer,Integer> map=new HashMap<>();
    for (; end<arr.length; end++) {
        if (map.containsKey(arr[end])){
            //注意:这里一定要取最大的start,不然就错误了
            //为什么? 因为重复数字的索引很可能比start小
            start=Math.max(start,map.get(arr[end])+1);
        }
        maxLength=Math.max(maxLength,end-start+1);
        map.put(arr[end],end);
    }
    return maxLength;
}

7.最长重复子串

问题:一个重复字符串是由两个相同的字符串首尾拼接而成,例如abcabc便是长度为6的一个重复字符串,而abcba则不存在重复字符串给定一个字符串,请编写一个函数,返回其最长的重复字符子串。若不存在任何重复字符子串,则返回0。

public int solve (String a) {
        int n=a.length();
        int len=n/2;
        for (int i = len; i>0; i--) {
            for (int j = 0; j <=n-2*i; j++) {
                if (judge(a,j,i)){
                    return 2*i;
                }
            }
        }
        return 0;
    }

    /**
     * 判断当前字符串是否重复
     * @param a 字符串
     * @param j 起始位置
     * @param i 长度
     * @return
     */
    private boolean judge(String a, int j, int i) {
        for (int k = j; k <j+i; k++) {
            if (a.charAt(k)!=a.charAt(k+i)){
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
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