题目背景

大家都知道,基因可以看作一个碱基对序列。它包含了444种核苷酸,简记作A,C,G,TA,C,G,TA,C,G,T。生物学家正致力于寻找人类基因的功能,以利用于诊断疾病和发明药物。

在一个人类基因工作组的任务中,生物学家研究的是:两个基因的相似程度。因为这个研究对疾病的治疗有着非同寻常的作用。

题目描述

两个基因的相似度的计算方法如下:

对于两个已知基因,例如AGTGATGAGTGATGAGTGATG和GTTAGGTTAGGTTAG,将它们的碱基互相对应。当然,中间可以加入一些空碱基-,例如:

这样,两个基因之间的相似度就可以用碱基之间相似度的总和来描述,碱基之间的相似度如下表所示:

那么相似度就是:(−3)+5+5+(−2)+(−3)+5+(−3)+5=9(-3)+5+5+(-2)+(-3)+5+(-3)+5=9(−3)+5+5+(−2)+(−3)+5+(−3)+5=9。因为两个基因的对应方法不唯一,例如又有:

相似度为:(−3)+5+5+(−2)+5+(−1)+5=14(-3)+5+5+(-2)+5+(-1)+5=14(−3)+5+5+(−2)+5+(−1)+5=14。规定两个基因的相似度为所有对应方法中,相似度最大的那个。

输入格式

共两行。每行首先是一个整数,表示基因的长度;隔一个空格后是一个基因序列,序列中只含A,C,G,TA,C,G,TA,C,G,T四个字母。1≤1 \le 1≤序列的长度≤100 \le 100≤100。

输出格式

仅一行,即输入基因的相似度。

输入输出样例

输入 #1

  1. 7 AGTGATG
  2. 5 GTTAG
输出 #1

  1. 14
    首先放上一篇超棒的题解:https://www.luogu.com.cn/paste/u7l8dqnn
    这是一道线性DP题,蓝书上说得好,如果一个动态规划的算法包含多个维度,但在每个维度上都具有线性变化的阶段,这同样称为线性DP。这道题一看有两个字符串,联想到另一道题“编辑距离”,可以想到要开一个二维数组来存储,即dp[i][j]表示a串的1i个碱基与b串的1j个碱基的相似度。状态找到后开始写转移方程。由题意得,不考虑边界的话一共有三种情况,即dp[i][j]可能等于:
    1.dp[i-1][j-1]+rela(a[i],b[j]).这表示a[i]与b[j]两个碱基彼此配对,其中rela(p,q)表示碱基p和碱基q的相似度。
    2.dp[i-1][j]+rela(a[i],' ').这表示a[i]与空碱基配对。这里要注意到动态规划里无后效性的概念,不用去管a的前i-1个碱基与b的前j个碱基如何配对,只需要分析眼前情况。
    3.dp[i][j-1]+rela(b[j],' ').这表示b[j]与空碱基配对。
    最终要在这三者中取最大就得到转移方程。输出的答案存在dp[lena][lenb]中。lenalenb分别表示ab串的长度。
  1. #include <bits/stdc++.h>
  2. using namespace std;
  3. char a[],b[];
  4. int lena,lenb;
  5. int dp[][]={-}; //dp[i][j]表示a的第i个与b的第j个到之前的相似度
  6. map<char,int>m;
  7. int pos=;
  8. int rela[][]=//二维数组存储碱基与碱基之间的相似度
  9. {
  10. {,-,-,-,-},
  11. {-,,-,-,-},
  12. {-,-,,-,-},
  13. {-,-,-,,-},
  14. {-,-,-,-,}
  15. };
  16. int mmax(int a,int b,int c)
  17. {
  18. return max(max(a,b),c);
  19. }
  20. int main()
  21. {
  22. scanf("%d%s",&lena,a);
  23. scanf("%d%s",&lenb,b);
  24. int i,j;
  25. m['A']=;//字典映射碱基到对应的下标,方便获得相似度
  26. m['C']=;
  27. m['G']=;
  28. m['T']=;
  29. m[' ']=;
  30. dp[][]=;
  31. for(i=;i<=lena;i++)//边界只有一种情况
  32. {
  33. dp[i][]=dp[i-][]+rela[m[a[i-]]][];
  34. }
  35. for(j=;j<=lenb;j++)
  36. {
  37. dp[][j]=dp[][j-]+rela[][m[b[j-]]];
  38. }
  39. for(i=;i<=lena;i++)
  40. {
  41. for(j=;j<=lenb;j++)
  42. {
  43. if(i&&j)
  44. {
  45. dp[i][j]=mmax(//手写的三个数取最大的mmax函数
  46. dp[i-][j-]+rela[m[a[i-]]][m[b[j-]]],
  47. dp[i-][j]+rela[m[a[i-]]][],
  48. dp[i][j-]+rela[][m[b[j-]]]
  49. );
  50. }
  51. }
  52. }
  53. cout<<dp[lena][lenb];//输出答案。这里注意不要习惯性的写成dp[lena-1][lenb-1],再次回顾dp[i][j]的定义,是“第i个”
  54. return ;
  55. }
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