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九章算法 | Google 面试题:编辑距离

程序员文章站 2022-03-01 13:02:17
...

给出两个单词word1和word2,计算出将word1 转换为word2的最少操作次数。

你总共三种操作方法:

  • 插入一个字符
  • 删除一个字符
  • 替换一个字符

在线评测地址:LintCode 领扣

样例 1:

输入: 
"horse"
"ros"
输出: 3
解释: 
horse -> rorse (替换 'h' 为 'r')
rorse -> rose (删除 'r')
rose -> ros (删除 'e') 

样例 2:

输入: 
"intention"
"execution"
输出: 5
解释: 
intention -> inention (删除 't')
inention -> enention (替换 'i' 为 'e')
enention -> exention (替换 'n' 为 'x')
exention -> exection (替换 'n' 为 'c')
exection -> execution (插入 'u') 

算法:DP

经典的二维dp。

定义​f[i][j]​为word1前i个字符到word2的前j个字符的转化的最小步。

接着,我们来考虑状态转移方程。

  • 假设对于​f[i][j]​以前的之都已知,考虑fi的情形。
  • 若​word1[i] = word2[j]​,那么说明只要word1的前i-1个能转换到word2的前j-1个即可,所以 ​f[i][j] = f[i-1][j-1]​
  • 反之,若不等,我们就要考虑以下情形了。
  • 给word1插入一个和word2最后的字母相同的字母,这时word1和word2的最后一个字母就一样了,此时编辑距离等于1(插入操作) + 插入前的word1到word2去掉最后一个字母后的编辑距离 ​f[i][j - 1] + 1​
  • 删除word1的最后一个字母,此时编辑距离等于1(删除操作) + word1去掉最后一个字母到word2的编辑距离 ​f[i - 1][j] + 1​
  • 把word1的最后一个字母替换成word2的最后一个字母,此时编辑距离等于 1(替换操作) + word1和word2去掉最后一个字母的编辑距离。为​f[i - 1][j - 1] + 1​
  • 三者取最小值即可。

复杂度分析

  • 时间复杂度​O(n^2)​
    • 二维dp
  • 空间复杂度​O(n^2)​
    • 需要保存二维的状态数
public class Solution {
    public int minDistance(String word1, String word2) {
        int n = word1.length();
        int m = word2.length();

        int[][] dp = new int[n+1][m+1];
        for (int i = 0; i < m + 1; i++) {
            dp[0][i] = i; 
        }

        for (int i = 0; i < n + 1; i++) {
            dp[i][0] = i;
        }

        for (int i = 1; i < n + 1; i++) {
            for (int j = 1; j < m + 1; j++) {
                if (word1.charAt(i - 1) == word2.charAt(j - 1)) {
                    dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1];
                }else{
                    dp[i][j] = 1 + Math.min(dp[i - 1][j - 1], Math.min(dp[i - 1][j], dp[i][j - 1]));
                }
            }
        }
        return dp[n][m];
    }
}

更多题解参考:九章算法