c - 找到突变最多的最长回文 DNA 子序列

Question

我一直在尝试为大学做动态规划作业，但到目前为止还没有成功。

问题:

给定一个 DNA 字符串和一个突变位置列表(例如，片段 0 和 2 是突变)，找到包含最多突变的最长回文子序列。

输入:0到2000个字符的字符串S；整数 N，使得 0<=N<=|S|和 N 个突变位置(从 0 到 |S| 的数字)。

输出:一个整数，表示包含最大突变数的最长回文子序列的大小。

示例:

输入:CAGACAT 0

输出:5

输入:GATTACA 1 0

输出:1

输入:GATTACA 3 0 4 5

输出:3

输入:TATACTATA 2 4 8

输出:7

我们必须用 C 语言编写它，但我真正需要的是想法，任何语言或伪代码对我来说都有好处。

我的查找 LPS 的代码(C 语言)

int find_lps(char *input)
{
    int len = strlen(input), i, cur_len;
    int c[len][len];

    for (i = 0; i < len; i++)
        c[i][i] = 1;

    for (cur_len = 1; cur_len < len; cur_len++) {
        for (i = 0; i < len - cur_len; i++) {
            int j = i + cur_len;

            if (input[i] == input[j]) {
                c[i][j] = c[i + 1][j - 1] + 2;
            } else {
                c[i][j] = max(c[i + 1][j], c[i][j - 1]);
            }
        }
    }

    return c[0][len - 1];
}

我尝试对突变做的事情:

1- 创建 LPS 更改位置的数组。这行不通，而且真的，我不知道该怎么办。

有关该问题的更多详细信息:在有 n 个回文子序列的情况下，它们内部的突变大小相同，我需要其中最长的一个。假设你有 n 个带有 X 突变的回文子序列(我们有 M 突变)，考虑到你没有带有 M 突变的回文子序列，我需要 X 突变的最长回文子序列。如果这样做，那么您应该选择另一个子序列，即使它更短。因此，第一个标准:回文子序列中的大多数突变。如果数量相同，则取最长的子序列。

感谢任何帮助，谢谢。

Answer 1

让我们定义 C[i][j] 来存储 2 个值:

1-子串S(i,j)中包含最多突变的最长回文子序列的长度，用C[i][j].len表示

2- 子串 S(i,j) 中包含最多突变的最长回文子序列中的突变数量，用 C[i][j] 表示.ms

那么问题的结果将是C[0][|S|-1].len

注意:m[i] = 1表示字符s[i]是一个突变，否则m[i] = 0

这是用 C++ 编写的完整代码:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;


string s;
int m[2001];

struct Node {
    int ms;//number of mutations
    int len;

    Node() {
        ms = len = 0;
    }

    Node(int v1,int v2) {
        ms = v1;
        len = v2;
    }
};

Node C[2001][2001];


Node getBestNode(Node n1, Node n2) {
    if (n1.ms > n2.ms)
        return n1;

    if (n1.ms <  n2.ms)
        return n2;

    if (n1.len > n2.len)
        return n1;

    if (n1.len < n2.len)
        return n2;  

    return n1;
}

void init() {
    for (int i = 0; i < 2001; i++) {
        m[i] = 0;
        for (int j = 0; j < 2001; j++)  C[i][j] = Node(0,0);
    }
}

void solve() {
    int len = s.length();

    // initializing the ranges of length = 1
    for (int i = 0; i < len; i++)
        C[i][i] = Node( m[i],1 );

    // initializing the ranges of length = 2
    for (int i = 0; i < len - 1; i++) 
        if (s[i] == s[i + 1])
            C[i][i + 1] = Node(m[i] + m[i + 1],2);
        else if (m[i] || m[i + 1])
                C[i][i + 1] = Node(1,1) ;

    // for ranges of length >= 3
    for (int cur_len = 3; cur_len <= len; cur_len++)
        for (int i = 0; i <= len - cur_len; i++) {

            int j = i + cur_len - 1;

            C[i][j] = getBestNode(C[i + 1][j], C[i][j-1]);

            if (s[i] == s[j]) {
                Node nn = Node(
                    C[i + 1][j - 1].ms + m[i] + m[j] , 
                    C[i + 1][j - 1].len + 2
                );

                C[i][j] = getBestNode(C[i][j], nn);
            }
        }
}

int main() {

    int n;  
    cin >> s >> n;

    init();//initializing the arrays with zeros

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        int x;  cin >> x;
        m[x] = 1;
    }

    solve();

    cout << C[0][s.length()-1].len << endl; 
    return 0;
}

函数 getBestNode() 通过考虑突变数量和子序列的长度，返回 2 个解决方案中最好的一个。

注意:代码可以更短，但为了清晰起见，我这样做了。