Найдовша підпослідовність така, що різниця між сусідніми дорівнює одиниці
Спробуйте на GfG Practice 
Вихід
Вихід
Вихід
Враховуючи a масив arr[] з розмір n завдання знайти найдовша підпослідовність такий, що абсолютна різниця між суміжні елементи дорівнює 1.
приклади:
введення: arr[] = [10 9 4 5 4 8 6]
Вихід: 3
Пояснення: Трьома можливими підпослідовностями довжини 3 є [10 9 8] [4 5 4] і [4 5 6], де суміжні елементи мають абсолютну різницю 1. Неможливо сформувати дійсну підпослідовність більшої довжини.
введення: arr[] = [1 2 3 4 5]
Вихід: 5
Пояснення: Усі елементи можуть бути включені в дійсну підпослідовність.
Використання рекурсії - O(2^n) часу та O(n) простору
C++Для рекурсивний підхід ми розглянемо два випадки на кожному кроці:
- Якщо елемент задовольняє умову (the абсолютна різниця між сусідніми елементами знаходиться 1) ми включити його у підпослідовність і перейти до наступний елемент.
- інакше ми пропустити в поточний елемент і перейти до наступного.
Математично відношення повторюваності буде виглядати наступним чином:
- longestSubseq(arr idx prev) = max(longestSubseq(arr idx + 1 prev) 1 + longestSubseq(arr idx + 1 idx))
Базовий випадок:
- Коли idx == arr.size() у нас є досягнуто кінець масиву так повернути 0 (оскільки більше елементів не можна включити).
// C++ program to find the longest subsequence such that // the difference between adjacent elements is one using // recursion. #include using namespace std ; int subseqHelper ( int idx int prev vector < int >& arr ) { // Base case: if index reaches the end of the array if ( idx == arr . size ()) { return 0 ; } // Skip the current element and move to the next index int noTake = subseqHelper ( idx + 1 prev arr ); // Take the current element if the condition is met int take = 0 ; if ( prev == -1 || abs ( arr [ idx ] - arr [ prev ]) == 1 ) { take = 1 + subseqHelper ( idx + 1 idx arr ); } // Return the maximum of the two options return max ( take noTake ); } // Function to find the longest subsequence int longestSubseq ( vector < int >& arr ) { // Start recursion from index 0 // with no previous element return subseqHelper ( 0 -1 arr ); } int main () { vector < int > arr = { 10 9 4 5 4 8 6 }; cout < < longestSubseq ( arr ); return 0 ; }
Java // Java program to find the longest subsequence such that // the difference between adjacent elements is one using // recursion. import java.util.ArrayList ; class GfG { // Helper function to recursively find the subsequence static int subseqHelper ( int idx int prev ArrayList < Integer > arr ) { // Base case: if index reaches the end of the array if ( idx == arr . size ()) { return 0 ; } // Skip the current element and move to the next index int noTake = subseqHelper ( idx + 1 prev arr ); // Take the current element if the condition is met int take = 0 ; if ( prev == - 1 || Math . abs ( arr . get ( idx ) - arr . get ( prev )) == 1 ) { take = 1 + subseqHelper ( idx + 1 idx arr ); } // Return the maximum of the two options return Math . max ( take noTake ); } // Function to find the longest subsequence static int longestSubseq ( ArrayList < Integer > arr ) { // Start recursion from index 0 // with no previous element return subseqHelper ( 0 - 1 arr ); } public static void main ( String [] args ) { ArrayList < Integer > arr = new ArrayList <> (); arr . add ( 10 ); arr . add ( 9 ); arr . add ( 4 ); arr . add ( 5 ); arr . add ( 4 ); arr . add ( 8 ); arr . add ( 6 ); System . out . println ( longestSubseq ( arr )); } }
Python # Python program to find the longest subsequence such that # the difference between adjacent elements is one using # recursion. def subseq_helper ( idx prev arr ): # Base case: if index reaches the end of the array if idx == len ( arr ): return 0 # Skip the current element and move to the next index no_take = subseq_helper ( idx + 1 prev arr ) # Take the current element if the condition is met take = 0 if prev == - 1 or abs ( arr [ idx ] - arr [ prev ]) == 1 : take = 1 + subseq_helper ( idx + 1 idx arr ) # Return the maximum of the two options return max ( take no_take ) def longest_subseq ( arr ): # Start recursion from index 0 # with no previous element return subseq_helper ( 0 - 1 arr ) if __name__ == '__main__' : arr = [ 10 9 4 5 4 8 6 ] print ( longest_subseq ( arr ))
C# // C# program to find the longest subsequence such that // the difference between adjacent elements is one using // recursion. using System ; using System.Collections.Generic ; class GfG { // Helper function to recursively find the subsequence static int SubseqHelper ( int idx int prev List < int > arr ) { // Base case: if index reaches the end of the array if ( idx == arr . Count ) { return 0 ; } // Skip the current element and move to the next index int noTake = SubseqHelper ( idx + 1 prev arr ); // Take the current element if the condition is met int take = 0 ; if ( prev == - 1 || Math . Abs ( arr [ idx ] - arr [ prev ]) == 1 ) { take = 1 + SubseqHelper ( idx + 1 idx arr ); } // Return the maximum of the two options return Math . Max ( take noTake ); } // Function to find the longest subsequence static int LongestSubseq ( List < int > arr ) { // Start recursion from index 0 // with no previous element return SubseqHelper ( 0 - 1 arr ); } static void Main ( string [] args ) { List < int > arr = new List < int > { 10 9 4 5 4 8 6 }; Console . WriteLine ( LongestSubseq ( arr )); } }
JavaScript // JavaScript program to find the longest subsequence // such that the difference between adjacent elements // is one using recursion. function subseqHelper ( idx prev arr ) { // Base case: if index reaches the end of the array if ( idx === arr . length ) { return 0 ; } // Skip the current element and move to the next index let noTake = subseqHelper ( idx + 1 prev arr ); // Take the current element if the condition is met let take = 0 ; if ( prev === - 1 || Math . abs ( arr [ idx ] - arr [ prev ]) === 1 ) { take = 1 + subseqHelper ( idx + 1 idx arr ); } // Return the maximum of the two options return Math . max ( take noTake ); } function longestSubseq ( arr ) { // Start recursion from index 0 // with no previous element return subseqHelper ( 0 - 1 arr ); } const arr = [ 10 9 4 5 4 8 6 ]; console . log ( longestSubseq ( arr ));
Вихід
3
Використання DP зверху вниз (запам’ятовування ) - O(n^2) Час і O(n^2) Простір
Якщо ми уважно звернемо увагу, то можемо помітити, що наведене вище рекурсивне рішення має наступні дві властивості Динамічне програмування :
1. Оптимальна підструктура: Розв’язок пошуку найдовшої підпослідовності такої, що різниця між сусідніми елементами можна отримати оптимальні рішення менших підпроблем. Конкретно для будь-якої даності idx (поточний індекс) і поперед (попередній індекс у підпослідовності) ми можемо виразити рекурсивне відношення наступним чином:
- subseqHelper(idx попередній) = max(subseqHelper(idx + 1 попередній) 1 + subseqHelper(idx + 1 idx))
2. Перекриваються підпроблеми: При реалізації a рекурсивний Підхід до вирішення проблеми ми спостерігаємо, що багато підзадач обчислюються кілька разів. Наприклад, під час обчислень subseqHelper(0 -1) для масиву приб = [10 9 4 5] підпроблема subseqHelper(2 -1) можна обчислити багаторазовий разів. Щоб уникнути цього повторення, ми використовуємо запам’ятовування для збереження результатів попередньо обчислених підпроблем.
Рекурсивне рішення передбачає два параметри:
- idx (поточний індекс в масиві).
- поперед (індекс останнього включеного елемента в підпослідовності).
Нам потрібно стежити обидва параметри тому ми створюємо a Пам'ятка про двовимірний масив з розмір (n) x (n+1) . Ми ініціалізуємо Пам'ятка 2D-масиву з -1 щоб вказати, що підзадачі ще не обчислено. Перед обчисленням результату ми перевіряємо, чи значення at memo[idx][prev+1] дорівнює -1. Якщо це так, ми обчислюємо і зберігати результат. В іншому випадку ми повертаємо збережений результат.
C++ // C++ program to find the longest subsequence such that // the difference between adjacent elements is one using // recursion with memoization. #include using namespace std ; // Helper function to recursively find the subsequence int subseqHelper ( int idx int prev vector < int >& arr vector < vector < int >>& memo ) { // Base case: if index reaches the end of the array if ( idx == arr . size ()) { return 0 ; } // Check if the result is already computed if ( memo [ idx ][ prev + 1 ] != -1 ) { return memo [ idx ][ prev + 1 ]; } // Skip the current element and move to the next index int noTake = subseqHelper ( idx + 1 prev arr memo ); // Take the current element if the condition is met int take = 0 ; if ( prev == -1 || abs ( arr [ idx ] - arr [ prev ]) == 1 ) { take = 1 + subseqHelper ( idx + 1 idx arr memo ); } // Store the result in the memo table return memo [ idx ][ prev + 1 ] = max ( take noTake ); } // Function to find the longest subsequence int longestSubseq ( vector < int >& arr ) { int n = arr . size (); // Create a memoization table initialized to -1 vector < vector < int >> memo ( n vector < int > ( n + 1 -1 )); // Start recursion from index 0 with no previous element return subseqHelper ( 0 -1 arr memo ); } int main () { // Input array of integers vector < int > arr = { 10 9 4 5 4 8 6 }; cout < < longestSubseq ( arr ); return 0 ; }
Java // Java program to find the longest subsequence such that // the difference between adjacent elements is one using // recursion with memoization. import java.util.ArrayList ; import java.util.Arrays ; class GfG { // Helper function to recursively find the subsequence static int subseqHelper ( int idx int prev ArrayList < Integer > arr int [][] memo ) { // Base case: if index reaches the end of the array if ( idx == arr . size ()) { return 0 ; } // Check if the result is already computed if ( memo [ idx ][ prev + 1 ] != - 1 ) { return memo [ idx ][ prev + 1 ] ; } // Skip the current element and move to the next index int noTake = subseqHelper ( idx + 1 prev arr memo ); // Take the current element if the condition is met int take = 0 ; if ( prev == - 1 || Math . abs ( arr . get ( idx ) - arr . get ( prev )) == 1 ) { take = 1 + subseqHelper ( idx + 1 idx arr memo ); } // Store the result in the memo table memo [ idx ][ prev + 1 ] = Math . max ( take noTake ); // Return the stored result return memo [ idx ][ prev + 1 ] ; } // Function to find the longest subsequence static int longestSubseq ( ArrayList < Integer > arr ) { int n = arr . size (); // Create a memoization table initialized to -1 int [][] memo = new int [ n ][ n + 1 ] ; for ( int [] row : memo ) { Arrays . fill ( row - 1 ); } // Start recursion from index 0 // with no previous element return subseqHelper ( 0 - 1 arr memo ); } public static void main ( String [] args ) { ArrayList < Integer > arr = new ArrayList <> (); arr . add ( 10 ); arr . add ( 9 ); arr . add ( 4 ); arr . add ( 5 ); arr . add ( 4 ); arr . add ( 8 ); arr . add ( 6 ); System . out . println ( longestSubseq ( arr )); } }
Python # Python program to find the longest subsequence such that # the difference between adjacent elements is one using # recursion with memoization. def subseq_helper ( idx prev arr memo ): # Base case: if index reaches the end of the array if idx == len ( arr ): return 0 # Check if the result is already computed if memo [ idx ][ prev + 1 ] != - 1 : return memo [ idx ][ prev + 1 ] # Skip the current element and move to the next index no_take = subseq_helper ( idx + 1 prev arr memo ) # Take the current element if the condition is met take = 0 if prev == - 1 or abs ( arr [ idx ] - arr [ prev ]) == 1 : take = 1 + subseq_helper ( idx + 1 idx arr memo ) # Store the result in the memo table memo [ idx ][ prev + 1 ] = max ( take no_take ) # Return the stored result return memo [ idx ][ prev + 1 ] def longest_subseq ( arr ): n = len ( arr ) # Create a memoization table initialized to -1 memo = [[ - 1 for _ in range ( n + 1 )] for _ in range ( n )] # Start recursion from index 0 with # no previous element return subseq_helper ( 0 - 1 arr memo ) if __name__ == '__main__' : arr = [ 10 9 4 5 4 8 6 ] print ( longest_subseq ( arr ))
C# // C# program to find the longest subsequence such that // the difference between adjacent elements is one using // recursion with memoization. using System ; using System.Collections.Generic ; class GfG { // Helper function to recursively find the subsequence static int SubseqHelper ( int idx int prev List < int > arr int [] memo ) { // Base case: if index reaches the end of the array if ( idx == arr . Count ) { return 0 ; } // Check if the result is already computed if ( memo [ idx prev + 1 ] != - 1 ) { return memo [ idx prev + 1 ]; } // Skip the current element and move to the next index int noTake = SubseqHelper ( idx + 1 prev arr memo ); // Take the current element if the condition is met int take = 0 ; if ( prev == - 1 || Math . Abs ( arr [ idx ] - arr [ prev ]) == 1 ) { take = 1 + SubseqHelper ( idx + 1 idx arr memo ); } // Store the result in the memoization table memo [ idx prev + 1 ] = Math . Max ( take noTake ); // Return the stored result return memo [ idx prev + 1 ]; } // Function to find the longest subsequence static int LongestSubseq ( List < int > arr ) { int n = arr . Count ; // Create a memoization table initialized to -1 int [] memo = new int [ n n + 1 ]; for ( int i = 0 ; i < n ; i ++ ) { for ( int j = 0 ; j <= n ; j ++ ) { memo [ i j ] = - 1 ; } } // Start recursion from index 0 with no previous element return SubseqHelper ( 0 - 1 arr memo ); } static void Main ( string [] args ) { List < int > arr = new List < int > { 10 9 4 5 4 8 6 }; Console . WriteLine ( LongestSubseq ( arr )); } }
JavaScript // JavaScript program to find the longest subsequence // such that the difference between adjacent elements // is one using recursion with memoization. function subseqHelper ( idx prev arr memo ) { // Base case: if index reaches the end of the array if ( idx === arr . length ) { return 0 ; } // Check if the result is already computed if ( memo [ idx ][ prev + 1 ] !== - 1 ) { return memo [ idx ][ prev + 1 ]; } // Skip the current element and move to the next index let noTake = subseqHelper ( idx + 1 prev arr memo ); // Take the current element if the condition is met let take = 0 ; if ( prev === - 1 || Math . abs ( arr [ idx ] - arr [ prev ]) === 1 ) { take = 1 + subseqHelper ( idx + 1 idx arr memo ); } // Store the result in the memoization table memo [ idx ][ prev + 1 ] = Math . max ( take noTake ); // Return the stored result return memo [ idx ][ prev + 1 ]; } function longestSubseq ( arr ) { let n = arr . length ; // Create a memoization table initialized to -1 let memo = Array . from ({ length : n } () => Array ( n + 1 ). fill ( - 1 )); // Start recursion from index 0 with no previous element return subseqHelper ( 0 - 1 arr memo ); } const arr = [ 10 9 4 5 4 8 6 ]; console . log ( longestSubseq ( arr ));
Вихід
3
Використання DP знизу вгору (табуляція) - O(n) Час і O(n) Простір
Підхід подібний до рекурсивний але замість того, щоб розбивати проблему рекурсивно, ми ітеративно створюємо рішення в a знизу вгору.
Замість використання рекурсії ми використовуємо a hashmap на основі таблиці динамічного програмування (dp) зберігати довжини найдовших підпослідовностей. Це допомагає нам ефективно розраховувати та оновлювати підпослідовність довжини для всіх можливих значень елементів масиву.
C++Відношення динамічного програмування:
dp[x] представляє довжина найдовшої підпослідовності, що закінчується елементом x.
Для кожного елемента arr[i] в масиві: Якщо arr[i] + 1 або arr[i] - 1 існує в dp:
- dp[arr[i]] = 1 + max(dp[arr[i] + 1] dp[arr[i] - 1]);
Це означає, що ми можемо розширити підпослідовності, що закінчуються на arr[i] + 1 або arr[i] - 1 за в тому числі arr[i].
Інакше почніть нову підпослідовність:
- dp[arr[i]] = 1;
// C++ program to find the longest subsequence such that // the difference between adjacent elements is one using // Tabulation. #include using namespace std ; int longestSubseq ( vector < int >& arr ) { int n = arr . size (); // Base case: if the array has only // one element if ( n == 1 ) { return 1 ; } // Map to store the length of the longest subsequence unordered_map < int int > dp ; int ans = 1 ; // Loop through the array to fill the map // with subsequence lengths for ( int i = 0 ; i < n ; ++ i ) { // Check if the current element is adjacent // to another subsequence if ( dp . count ( arr [ i ] + 1 ) > 0 || dp . count ( arr [ i ] - 1 ) > 0 ) { dp [ arr [ i ]] = 1 + max ( dp [ arr [ i ] + 1 ] dp [ arr [ i ] - 1 ]); } else { dp [ arr [ i ]] = 1 ; } // Update the result with the maximum // subsequence length ans = max ( ans dp [ arr [ i ]]); } return ans ; } int main () { vector < int > arr = { 10 9 4 5 4 8 6 }; cout < < longestSubseq ( arr ); return 0 ; }
Java // Java code to find the longest subsequence such that // the difference between adjacent elements // is one using Tabulation. import java.util.HashMap ; import java.util.ArrayList ; class GfG { static int longestSubseq ( ArrayList < Integer > arr ) { int n = arr . size (); // Base case: if the array has only one element if ( n == 1 ) { return 1 ; } // Map to store the length of the longest subsequence HashMap < Integer Integer > dp = new HashMap <> (); int ans = 1 ; // Loop through the array to fill the map // with subsequence lengths for ( int i = 0 ; i < n ; ++ i ) { // Check if the current element is adjacent // to another subsequence if ( dp . containsKey ( arr . get ( i ) + 1 ) || dp . containsKey ( arr . get ( i ) - 1 )) { dp . put ( arr . get ( i ) 1 + Math . max ( dp . getOrDefault ( arr . get ( i ) + 1 0 ) dp . getOrDefault ( arr . get ( i ) - 1 0 ))); } else { dp . put ( arr . get ( i ) 1 ); } // Update the result with the maximum // subsequence length ans = Math . max ( ans dp . get ( arr . get ( i ))); } return ans ; } public static void main ( String [] args ) { ArrayList < Integer > arr = new ArrayList <> (); arr . add ( 10 ); arr . add ( 9 ); arr . add ( 4 ); arr . add ( 5 ); arr . add ( 4 ); arr . add ( 8 ); arr . add ( 6 ); System . out . println ( longestSubseq ( arr )); } }
Python # Python code to find the longest subsequence such that # the difference between adjacent elements is # one using Tabulation. def longestSubseq ( arr ): n = len ( arr ) # Base case: if the array has only one element if n == 1 : return 1 # Dictionary to store the length of the # longest subsequence dp = {} ans = 1 for i in range ( n ): # Check if the current element is adjacent to # another subsequence if arr [ i ] + 1 in dp or arr [ i ] - 1 in dp : dp [ arr [ i ]] = 1 + max ( dp . get ( arr [ i ] + 1 0 ) dp . get ( arr [ i ] - 1 0 )) else : dp [ arr [ i ]] = 1 # Update the result with the maximum # subsequence length ans = max ( ans dp [ arr [ i ]]) return ans if __name__ == '__main__' : arr = [ 10 9 4 5 4 8 6 ] print ( longestSubseq ( arr ))
C# // C# code to find the longest subsequence such that // the difference between adjacent elements // is one using Tabulation. using System ; using System.Collections.Generic ; class GfG { static int longestSubseq ( List < int > arr ) { int n = arr . Count ; // Base case: if the array has only one element if ( n == 1 ) { return 1 ; } // Map to store the length of the longest subsequence Dictionary < int int > dp = new Dictionary < int int > (); int ans = 1 ; // Loop through the array to fill the map with // subsequence lengths for ( int i = 0 ; i < n ; ++ i ) { // Check if the current element is adjacent to // another subsequence if ( dp . ContainsKey ( arr [ i ] + 1 ) || dp . ContainsKey ( arr [ i ] - 1 )) { dp [ arr [ i ]] = 1 + Math . Max ( dp . GetValueOrDefault ( arr [ i ] + 1 0 ) dp . GetValueOrDefault ( arr [ i ] - 1 0 )); } else { dp [ arr [ i ]] = 1 ; } // Update the result with the maximum // subsequence length ans = Math . Max ( ans dp [ arr [ i ]]); } return ans ; } static void Main ( string [] args ) { List < int > arr = new List < int > { 10 9 4 5 4 8 6 }; Console . WriteLine ( longestSubseq ( arr )); } }
JavaScript // Function to find the longest subsequence such that // the difference between adjacent elements // is one using Tabulation. function longestSubseq ( arr ) { const n = arr . length ; // Base case: if the array has only one element if ( n === 1 ) { return 1 ; } // Object to store the length of the // longest subsequence let dp = {}; let ans = 1 ; // Loop through the array to fill the object // with subsequence lengths for ( let i = 0 ; i < n ; i ++ ) { // Check if the current element is adjacent to // another subsequence if (( arr [ i ] + 1 ) in dp || ( arr [ i ] - 1 ) in dp ) { dp [ arr [ i ]] = 1 + Math . max ( dp [ arr [ i ] + 1 ] || 0 dp [ arr [ i ] - 1 ] || 0 ); } else { dp [ arr [ i ]] = 1 ; } // Update the result with the maximum // subsequence length ans = Math . max ( ans dp [ arr [ i ]]); } return ans ; } const arr = [ 10 9 4 5 4 8 6 ]; console . log ( longestSubseq ( arr ));
Вихід
3Створіть вікторину
