Hmm, eu posso pensar em dois possíveis algoritmos: uma varredura linear através da sequência A ou a construção de um dicionário com busca constante dos índices.
Se você estiver testando muitas subsequências potenciais B contra uma única sequência maior A , sugiro que você use a variante com o dicionário.
Digitalização linear
Descrição
Nós manter um cursor para a sequência de um . Em seguida, percorrer todos os itens na subsequence B . Para cada item, movemos o cursor para frente em A até encontrarmos um item correspondente. Se nenhum item correspondente foi encontrado, B não é uma subsequência.
Isso sempre é executado em O (seq.size) .
Pseudo-código
Estilo imperativo:
def subsequence? seq, subseq:
i = 0
for item in subseq:
i++ while i < seq.size and item != seq[i]
return false if i == seq.size
return true
Estilo funcional:
let rec subsequence? = function
| _ [] -> true
| [] _ -> false
| cursor::seq item::subseq ->
if cursor = item
then subsequence? seq subseq
else subsequence? seq item::subseq
Exemplo de implementação (Perl):
use strict; use warnings; use signatures; use Test::More;
sub is_subsequence_i ($seq, $subseq) {
my $i = 0;
for my $item (@$subseq) {
$i++ while $i < @$seq and $item != $seq->[$i];
return 0 if $i == @$seq;
}
return 1;
}
sub is_subsequence_f ($seq, $subseq) {
return 1 if @$subseq == 0;
return 0 if @$seq == 0;
my ($cursor, @seq) = @$seq;
my ($item, @subseq) = @$subseq;
return is_subsequence_f(\@seq, $cursor == $item ? \@subseq : $subseq);
}
my $A = [1, 2, 3, 4];
my $B = [1, 3];
my $C = [1, 3, 4];
my $D = [3, 1];
my $E = [1, 2, 5];
for my $is_subsequence (\&is_subsequence_i, \&is_subsequence_f) {
ok $is_subsequence->($A, $B), 'B in A';
ok $is_subsequence->($A, $C), 'C in A';
ok ! $is_subsequence->($A, $D), 'D not in A';
ok ! $is_subsequence->($A, $E), 'E not in A';
ok $is_subsequence->([1, 2, 3, 4, 3, 5, 6], [2, 3, 6]), 'multiple nums';
}
done_testing;
Pesquisa de dicionário
Descrição
Mapeamos os itens da sequência A para seus índices. Em seguida, procuramos índices adequados para cada item em B , pulamos os índices que são pequenos e selecionamos o menor índice possível como limite inferior. Quando nenhum índice for encontrado, então B não é uma subsequência.
É executado em algo como O (subseq.size · k) , onde k descreve quantos números duplicados existem seq. Mais um O (seq.size) sobrecarga
A vantagem desta solução é que uma decisão negativa pode ser alcançada muito mais rapidamente (até o tempo constante), depois que você paga a sobrecarga de criação da tabela de pesquisa.
Pseudo-código:
Estilo imperativo:
# preparing the lookup table
dict = {}
for i, x in seq:
if exists dict[x]:
dict[x].append(i)
else:
dict[x] = [i]
def subsequence? subseq:
min_index = -1
for x in subseq:
if indices = dict[x]:
suitable_indices = indices.filter(_ > min_index)
return false if suitable_indices.empty?
min_index = suitable_indices[0]
else:
return false
return true
Estilo funcional:
let subsequence? subseq =
let rec subseq-loop = function
| [] _ -> true
| x::subseq min-index ->
match (map (filter (_ > min-index)) data[x])
| None -> false
| Some([]) -> false
| Some(new-min::_) -> subseq-loop subseq new-min
in
subseq-loop subseq -1
Exemplo de implementação (Perl):
use strict; use warnings; use signatures; use Test::More;
sub build_dict ($seq) {
my %dict;
while (my ($i, $x) = each @$seq) {
push @{ $dict{$x} }, $i;
}
return \%dict;
}
sub is_subsequence_i ($seq, $subseq) {
my $min_index = -1;
my $dict = build_dict($seq);
for my $x (@$subseq) {
my $indices = $dict->{$x} or return 0;
($min_index) = grep { $_ > $min_index } @$indices or return 0;
}
return 1;
}
sub is_subsequence_f ($seq, $subseq) {
my $dict = build_dict($seq);
use feature 'current_sub';
return sub ($subseq, $min_index) {
return 1 if @$subseq == 0;
my ($x, @subseq) = @$subseq;
my ($new_min) = grep { $_ > $min_index } @{ $dict->{$x} // [] } or return 0;
__SUB__->(\@subseq, $new_min);
}->($subseq, -1);
}
my $A = [1, 2, 3, 4];
my $B = [1, 3];
my $C = [1, 3, 4];
my $D = [3, 1];
my $E = [1, 2, 5];
for my $is_subsequence (\&is_subsequence_i, \&is_subsequence_f) {
ok $is_subsequence->($A, $B), 'B in A';
ok $is_subsequence->($A, $C), 'C in A';
ok ! $is_subsequence->($A, $D), 'D not in A';
ok ! $is_subsequence->($A, $E), 'E not in A';
ok $is_subsequence->([1, 2, 3, 4, 3, 5, 6], [2, 3, 6]), 'multiple nums';
}
done_testing;
Variante de pesquisa de dicionário: Codificação como uma máquina de estados finitos
Descrição
Podemos reduzir ainda mais a complexidade algorítmica para O (subseq.size) se trocarmos mais memória. Em vez de mapear elementos para seus índices, criamos um gráfico em que cada nó representa um elemento em seu índice. As arestas mostram possíveis transições, por exemplo, a sequência a, b, ateria as arestas a@1 → b@2, a@1 → a@3, b@2 → a@3. Este gráfico é equivalente a uma máquina de estados finitos.
Durante a pesquisa, mantemos um cursor que inicialmente é o primeiro nó da árvore. Em seguida, caminhar à beira de cada elemento na sublista B . Se não existir essa aresta, B não será uma sub-lista. Se após todos os elementos o cursor contiver um nó válido, B será uma sub-lista.
Pseudo-código
Estilo imperativo:
# preparing the graph
graph = {}
for x in seq.reverse:
next_graph = graph.clone
next_graph[x] = graph
graph = next_graph
def subseq? subseq:
cursor = graph
for x in subseq:
cursor = graph[x]
return false if graph == null
return true
Estilo funcional:
let subseq? subseq =
let rec subseq-loop = function
| [] _ -> true
| x::subseq graph -> match (graph[x])
| None -> false
| Some(next-graph) -> subseq-loop subseq next-graph
in
subseq-loop subseq graph
Exemplo de implementação (Perl):
use strict; use warnings; use signatures; use Test::More;
sub build_graph ($seq) {
my $graph = {};
for (reverse @$seq) {
$graph = { %$graph, $_ => $graph };
}
return $graph;
}
sub is_subsequence_i ($seq, $subseq) {
my $cursor = build_graph($seq);
for my $x (@$subseq) {
$cursor = $cursor->{$x} or return 0;
}
return 1;
}
sub is_subsequence_f ($seq, $subseq) {
my $graph = build_graph($seq);
use feature 'current_sub';
return sub ($subseq, $graph) {
return 1 if @$subseq == 0;
my ($x, @subseq) = @$subseq;
my $next_graph = $graph->{$x} or return 0;
__SUB__->(\@subseq, $next_graph);
}->($subseq, $graph);
}
my $A = [1, 2, 3, 4];
my $B = [1, 3];
my $C = [1, 3, 4];
my $D = [3, 1];
my $E = [1, 2, 5];
for my $is_subsequence (\&is_subsequence_i, \&is_subsequence_f) {
ok $is_subsequence->($A, $B), 'B in A';
ok $is_subsequence->($A, $C), 'C in A';
ok ! $is_subsequence->($A, $D), 'D not in A';
ok ! $is_subsequence->($A, $E), 'E not in A';
ok $is_subsequence->([1, 2, 3, 4, 3, 5, 6], [2, 3, 6]), 'multiple nums';
}
done_testing;