From 5c09add1ec4837b6886bc0bcaee521a39d5022a3 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: hpstory <33348162+hpstory@users.noreply.github.com> Date: Fri, 14 Jul 2023 13:34:28 +0800 Subject: [PATCH] feat(csharp): add csharp code for edit distance (#604) --- .../edit_distance.cs | 141 ++++++++++++++++++ 1 file changed, 141 insertions(+) create mode 100644 codes/csharp/chapter_dynamic_programming/edit_distance.cs diff --git a/codes/csharp/chapter_dynamic_programming/edit_distance.cs b/codes/csharp/chapter_dynamic_programming/edit_distance.cs new file mode 100644 index 000000000..18995eac3 --- /dev/null +++ b/codes/csharp/chapter_dynamic_programming/edit_distance.cs @@ -0,0 +1,141 @@ +/** +* File: edit_distance.cs +* Created Time: 2023-07-14 +* Author: hpstory (hpstory1024@163.com) +*/ + +namespace hello_algo.chapter_dynamic_programming; + +public class edit_distance { + /* 编辑距离:暴力搜索 */ + public int editDistanceDFS(string s, string t, int i, int j) { + // 若 s 和 t 都为空,则返回 0 + if (i == 0 && j == 0) + return 0; + // 若 s 为空,则返回 t 长度 + if (i == 0) + return j; + // 若 t 为空,则返回 s 长度 + if (j == 0) + return i; + // 若两字符相等,则直接跳过此两字符 + if (s[i - 1] == t[j - 1]) + return editDistanceDFS(s, t, i - 1, j - 1); + // 最少编辑步数 = 插入、删除、替换这三种操作的最少编辑步数 + 1 + int insert = editDistanceDFS(s, t, i, j - 1); + int delete = editDistanceDFS(s, t, i - 1, j); + int replace = editDistanceDFS(s, t, i - 1, j - 1); + // 返回最少编辑步数 + return Math.Min(Math.Min(insert, delete), replace) + 1; + } + + /* 编辑距离:记忆化搜索 */ + public int editDistanceDFSMem(string s, string t, int[][] mem, int i, int j) { + // 若 s 和 t 都为空,则返回 0 + if (i == 0 && j == 0) + return 0; + // 若 s 为空,则返回 t 长度 + if (i == 0) + return j; + // 若 t 为空,则返回 s 长度 + if (j == 0) + return i; + // 若已有记录,则直接返回之 + if (mem[i][j] != -1) + return mem[i][j]; + // 若两字符相等,则直接跳过此两字符 + if (s[i - 1] == t[j - 1]) + return editDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j - 1); + // 最少编辑步数 = 插入、删除、替换这三种操作的最少编辑步数 + 1 + int insert = editDistanceDFSMem(s, t, mem, i, j - 1); + int delete = editDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j); + int replace = editDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j - 1); + // 记录并返回最少编辑步数 + mem[i][j] = Math.Min(Math.Min(insert, delete), replace) + 1; + return mem[i][j]; + } + + /* 编辑距离:动态规划 */ + public int editDistanceDP(string s, string t) { + int n = s.Length, m = t.Length; + int[,] dp = new int[n + 1, m + 1]; + // 状态转移:首行首列 + for (int i = 1; i <= n; i++) { + dp[i, 0] = i; + } + for (int j = 1; j <= m; j++) { + dp[0, j] = j; + } + // 状态转移:其余行列 + for (int i = 1; i <= n; i++) { + for (int j = 1; j <= m; j++) { + if (s[i - 1] == t[j - 1]) { + // 若两字符相等,则直接跳过此两字符 + dp[i, j] = dp[i - 1, j - 1]; + } else { + // 最少编辑步数 = 插入、删除、替换这三种操作的最少编辑步数 + 1 + dp[i, j] = Math.Min(Math.Min(dp[i, j - 1], dp[i - 1, j]), dp[i - 1, j - 1]) + 1; + } + } + } + return dp[n, m]; + } + + /* 编辑距离:状态压缩后的动态规划 */ + public int editDistanceDPComp(string s, string t) { + int n = s.Length, m = t.Length; + int[] dp = new int[m + 1]; + // 状态转移:首行 + for (int j = 1; j <= m; j++) { + dp[j] = j; + } + // 状态转移:其余行 + for (int i = 1; i <= n; i++) { + // 状态转移:首列 + int leftup = dp[0]; // 暂存 dp[i-1, j-1] + dp[0] = i; + // 状态转移:其余列 + for (int j = 1; j <= m; j++) { + int temp = dp[j]; + if (s[i - 1] == t[j - 1]) { + // 若两字符相等,则直接跳过此两字符 + dp[j] = leftup; + } else { + // 最少编辑步数 = 插入、删除、替换这三种操作的最少编辑步数 + 1 + dp[j] = Math.Min(Math.Min(dp[j - 1], dp[j]), leftup) + 1; + } + leftup = temp; // 更新为下一轮的 dp[i-1, j-1] + } + } + return dp[m]; + } + + [Test] + public void Test() { + string s = "bag"; + string t = "pack"; + int n = s.Length, m = t.Length; + + // 暴力搜索 + int res = editDistanceDFS(s, t, n, m); + Console.WriteLine("将 " + s + " 更改为 " + t + " 最少需要编辑 " + res + " 步"); + + // 记忆化搜索 + int[][] mem = new int[n + 1][]; + for (int i = 0; i <= n; i++) { + mem[i] = new int[m + 1]; + Array.Fill(mem[i], -1); + } + + res = editDistanceDFSMem(s, t, mem, n, m); + Console.WriteLine("将 " + s + " 更改为 " + t + " 最少需要编辑 " + res + " 步"); + + // 动态规划 + res = editDistanceDP(s, t); + Console.WriteLine("将 " + s + " 更改为 " + t + " 最少需要编辑 " + res + " 步"); + + // 状态压缩后的动态规划 + res = editDistanceDPComp(s, t); + Console.WriteLine("将 " + s + " 更改为 " + t + " 最少需要编辑 " + res + " 步"); + } +}