Add the section of edit distance problem (#599)
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* File: edit_distance.cpp
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* Created Time: 2023-07-13
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* Author: Krahets (krahets@163.com)
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*/
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#include "../utils/common.hpp"
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/* 编辑距离:暴力搜索 */
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int editDistanceDFS(string s, string t, int i, int j) {
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// 若 s 和 t 都为空,则返回 0
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if (i == 0 && j == 0)
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return 0;
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// 若 s 为空,则返回 t 长度
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if (i == 0)
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return j;
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// 若 t 为空,则返回 s 长度
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if (j == 0)
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return i;
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// 若两字符相等,则直接跳过此两字符
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if (s[i - 1] == t[j - 1])
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return editDistanceDFS(s, t, i - 1, j - 1);
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// 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
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int insert = editDistanceDFS(s, t, i, j - 1);
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int del = editDistanceDFS(s, t, i - 1, j);
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int replace = editDistanceDFS(s, t, i - 1, j - 1);
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// 返回最少编辑步数
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return min(min(insert, del), replace) + 1;
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}
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/* 编辑距离:记忆化搜索 */
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int editDistanceDFSMem(string s, string t, vector<vector<int>> &mem, int i, int j) {
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// 若 s 和 t 都为空,则返回 0
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if (i == 0 && j == 0)
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return 0;
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// 若 s 为空,则返回 t 长度
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if (i == 0)
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return j;
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// 若 t 为空,则返回 s 长度
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if (j == 0)
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return i;
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// 若已有记录,则直接返回之
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if (mem[i][j] != -1)
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return mem[i][j];
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// 若两字符相等,则直接跳过此两字符
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if (s[i - 1] == t[j - 1])
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return editDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j - 1);
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// 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
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int insert = editDistanceDFSMem(s, t, mem, i, j - 1);
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int del = editDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j);
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int replace = editDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j - 1);
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// 记录并返回最少编辑步数
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mem[i][j] = min(min(insert, del), replace) + 1;
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return mem[i][j];
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}
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/* 编辑距离:动态规划 */
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int editDistanceDP(string s, string t) {
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int n = s.length(), m = t.length();
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vector<vector<int>> dp(n + 1, vector<int>(m + 1, 0));
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// 状态转移:首行首列
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for (int i = 1; i <= n; i++) {
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dp[i][0] = i;
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}
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for (int j = 1; j <= m; j++) {
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dp[0][j] = j;
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}
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// 状态转移:其余行列
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for (int i = 1; i <= n; i++) {
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for (int j = 1; j <= m; j++) {
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if (s[i - 1] == t[j - 1]) {
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// 若两字符相等,则直接跳过此两字符
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dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1];
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} else {
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// 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
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dp[i][j] = min(min(dp[i][j - 1], dp[i - 1][j]), dp[i - 1][j - 1]) + 1;
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}
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}
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}
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return dp[n][m];
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}
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/* 编辑距离:状态压缩后的动态规划 */
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int editDistanceDPComp(string s, string t) {
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int n = s.length(), m = t.length();
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vector<int> dp(m + 1, 0);
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// 状态转移:首行
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for (int j = 1; j <= m; j++) {
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dp[j] = j;
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}
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// 状态转移:其余行
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for (int i = 1; i <= n; i++) {
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// 状态转移:首列
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int leftup = dp[0]; // 暂存 dp[i-1, j-1]
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dp[0] = i;
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// 状态转移:其余列
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for (int j = 1; j <= m; j++) {
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int temp = dp[j];
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if (s[i - 1] == t[j - 1]) {
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// 若两字符相等,则直接跳过此两字符
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|
dp[j] = leftup;
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} else {
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// 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
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|
dp[j] = min(min(dp[j - 1], dp[j]), leftup) + 1;
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}
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leftup = temp; // 更新为下一轮的 dp[i-1, j-1]
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}
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}
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return dp[m];
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}
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/* Driver Code */
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int main() {
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string s = "bag";
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string t = "pack";
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int n = s.length(), m = t.length();
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// 暴力搜索
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int res = editDistanceDFS(s, t, n, m);
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cout << "将 " << s << " 更改为 " << t << " 最少需要编辑 " << res << " 步\n";
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// 记忆化搜索
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vector<vector<int>> mem(n + 1, vector<int>(m + 1, -1));
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res = editDistanceDFSMem(s, t, mem, n, m);
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|
cout << "将 " << s << " 更改为 " << t << " 最少需要编辑 " << res << " 步\n";
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|
// 动态规划
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res = editDistanceDP(s, t);
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|
cout << "将 " << s << " 更改为 " << t << " 最少需要编辑 " << res << " 步\n";
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|
// 状态压缩后的动态规划
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res = editDistanceDPComp(s, t);
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|
cout << "将 " << s << " 更改为 " << t << " 最少需要编辑 " << res << " 步\n";
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return 0;
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}
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@ -0,0 +1,139 @@
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* File: edit_distance.java
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* Created Time: 2023-07-13
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* Author: Krahets (krahets@163.com)
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*/
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package chapter_dynamic_programming;
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import java.util.Arrays;
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public class edit_distance {
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/* 编辑距离:暴力搜索 */
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static int editDistanceDFS(String s, String t, int i, int j) {
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// 若 s 和 t 都为空,则返回 0
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if (i == 0 && j == 0)
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return 0;
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// 若 s 为空,则返回 t 长度
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if (i == 0)
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return j;
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// 若 t 为空,则返回 s 长度
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if (j == 0)
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|
return i;
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|
// 若两字符相等,则直接跳过此两字符
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if (s.charAt(i - 1) == t.charAt(j - 1))
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|
return editDistanceDFS(s, t, i - 1, j - 1);
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|
// 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
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int insert = editDistanceDFS(s, t, i, j - 1);
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|
int delete = editDistanceDFS(s, t, i - 1, j);
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|
int replace = editDistanceDFS(s, t, i - 1, j - 1);
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|
// 返回最少编辑步数
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return Math.min(Math.min(insert, delete), replace) + 1;
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}
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/* 编辑距离:记忆化搜索 */
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static int editDistanceDFSMem(String s, String t, int[][] mem, int i, int j) {
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|
// 若 s 和 t 都为空,则返回 0
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|
if (i == 0 && j == 0)
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|
return 0;
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||||||
|
// 若 s 为空,则返回 t 长度
|
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|
if (i == 0)
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|
return j;
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|
// 若 t 为空,则返回 s 长度
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|
if (j == 0)
|
||||||
|
return i;
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||||||
|
// 若已有记录,则直接返回之
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|
if (mem[i][j] != -1)
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|
return mem[i][j];
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|
// 若两字符相等,则直接跳过此两字符
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||||||
|
if (s.charAt(i - 1) == t.charAt(j - 1))
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|
return editDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j - 1);
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||||||
|
// 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
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||||||
|
int insert = editDistanceDFSMem(s, t, mem, i, j - 1);
|
||||||
|
int delete = editDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j);
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||||||
|
int replace = editDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j - 1);
|
||||||
|
// 记录并返回最少编辑步数
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|
mem[i][j] = Math.min(Math.min(insert, delete), replace) + 1;
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|
return mem[i][j];
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}
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/* 编辑距离:动态规划 */
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static int editDistanceDP(String s, String t) {
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int n = s.length(), m = t.length();
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int[][] dp = new int[n + 1][m + 1];
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// 状态转移:首行首列
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for (int i = 1; i <= n; i++) {
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|
dp[i][0] = i;
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}
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for (int j = 1; j <= m; j++) {
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|
dp[0][j] = j;
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}
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// 状态转移:其余行列
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for (int i = 1; i <= n; i++) {
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|
for (int j = 1; j <= m; j++) {
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if (s.charAt(i - 1) == t.charAt(j - 1)) {
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|
// 若两字符相等,则直接跳过此两字符
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|
dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1];
|
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|
} else {
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|
// 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
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|
dp[i][j] = Math.min(Math.min(dp[i][j - 1], dp[i - 1][j]), dp[i - 1][j - 1]) + 1;
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}
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|
}
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|
}
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|
return dp[n][m];
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|
}
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/* 编辑距离:状态压缩后的动态规划 */
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static int editDistanceDPComp(String s, String t) {
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int n = s.length(), m = t.length();
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|
int[] dp = new int[m + 1];
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|
// 状态转移:首行
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|
for (int j = 1; j <= m; j++) {
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|
dp[j] = j;
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}
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// 状态转移:其余行
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for (int i = 1; i <= n; i++) {
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// 状态转移:首列
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int leftup = dp[0]; // 暂存 dp[i-1, j-1]
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dp[0] = i;
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// 状态转移:其余列
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|
for (int j = 1; j <= m; j++) {
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|
int temp = dp[j];
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|
if (s.charAt(i - 1) == t.charAt(j - 1)) {
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|
// 若两字符相等,则直接跳过此两字符
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||||||
|
dp[j] = leftup;
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||||||
|
} else {
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||||||
|
// 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
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||||||
|
dp[j] = Math.min(Math.min(dp[j - 1], dp[j]), leftup) + 1;
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}
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|
leftup = temp; // 更新为下一轮的 dp[i-1, j-1]
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}
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}
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|
return dp[m];
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}
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public static void main(String[] args) {
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String s = "bag";
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String t = "pack";
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int n = s.length(), m = t.length();
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// 暴力搜索
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int res = editDistanceDFS(s, t, n, m);
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System.out.println("将 " + s + " 更改为 " + t + " 最少需要编辑 " + res + " 步");
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|
// 记忆化搜索
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int[][] mem = new int[n + 1][m + 1];
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for (int[] row : mem)
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Arrays.fill(row, -1);
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|
res = editDistanceDFSMem(s, t, mem, n, m);
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||||||
|
System.out.println("将 " + s + " 更改为 " + t + " 最少需要编辑 " + res + " 步");
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||||||
|
|
||||||
|
// 动态规划
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|
res = editDistanceDP(s, t);
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||||||
|
System.out.println("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);
|
||||||
|
System.out.println("将 " + s + " 更改为 " + t + " 最少需要编辑 " + res + " 步");
|
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|
}
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||||||
|
}
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@ -0,0 +1,123 @@
|
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|
"""
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|
File: edit_distancde.py
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|
Created Time: 2023-07-04
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|
Author: Krahets (krahets@163.com)
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"""
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|
def edit_distance_dfs(s: str, t: str, i: int, j: int) -> int:
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|
"""编辑距离:暴力搜索"""
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|
# 若 s 和 t 都为空,则返回 0
|
||||||
|
if i == 0 and j == 0:
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|
return 0
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|
# 若 s 为空,则返回 t 长度
|
||||||
|
if i == 0:
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||||||
|
return j
|
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|
# 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 edit_distance_dfs(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
|
||||||
|
insert = edit_distance_dfs(s, t, i, j - 1)
|
||||||
|
delete = edit_distance_dfs(s, t, i - 1, j)
|
||||||
|
replace = edit_distance_dfs(s, t, i - 1, j - 1)
|
||||||
|
# 返回最少编辑步数
|
||||||
|
return min(insert, delete, replace) + 1
|
||||||
|
|
||||||
|
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||||||
|
def edit_distance_dfs_mem(s: str, t: str, mem: list[list[int]], i: int, j: int) -> int:
|
||||||
|
"""编辑距离:记忆化搜索"""
|
||||||
|
# 若 s 和 t 都为空,则返回 0
|
||||||
|
if i == 0 and 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 edit_distance_dfs_mem(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
|
||||||
|
insert = edit_distance_dfs_mem(s, t, mem, i, j - 1)
|
||||||
|
delete = edit_distance_dfs_mem(s, t, mem, i - 1, j)
|
||||||
|
replace = edit_distance_dfs_mem(s, t, mem, i - 1, j - 1)
|
||||||
|
# 记录并返回最少编辑步数
|
||||||
|
mem[i][j] = min(insert, delete, replace) + 1
|
||||||
|
return mem[i][j]
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def edit_distance_dp(s: str, t: str) -> int:
|
||||||
|
"""编辑距离:动态规划"""
|
||||||
|
n, m = len(s), len(t)
|
||||||
|
dp = [[0] * (m + 1) for _ in range(n + 1)]
|
||||||
|
# 状态转移:首行首列
|
||||||
|
for i in range(1, n + 1):
|
||||||
|
dp[i][0] = i
|
||||||
|
for j in range(1, m + 1):
|
||||||
|
dp[0][j] = j
|
||||||
|
# 状态转移:其余行列
|
||||||
|
for i in range(1, n + 1):
|
||||||
|
for j in range(1, m + 1):
|
||||||
|
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] = min(dp[i][j - 1], dp[i - 1][j], dp[i - 1][j - 1]) + 1
|
||||||
|
return dp[n][m]
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def edit_distance_dp_comp(s: str, t: str) -> int:
|
||||||
|
"""编辑距离:状态压缩后的动态规划"""
|
||||||
|
n, m = len(s), len(t)
|
||||||
|
dp = [0] * (m + 1)
|
||||||
|
# 状态转移:首行
|
||||||
|
for j in range(1, m + 1):
|
||||||
|
dp[j] = j
|
||||||
|
# 状态转移:其余行
|
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for i in range(1, n + 1):
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# 状态转移:首列
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leftup = dp[0] # 暂存 dp[i-1, j-1]
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dp[0] += 1
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# 状态转移:其余列
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for j in range(1, m + 1):
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temp = dp[j]
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if s[i - 1] == t[j - 1]:
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# 若两字符相等,则直接跳过此两字符
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dp[j] = leftup
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else:
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# 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
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dp[j] = min(dp[j - 1], dp[j], leftup) + 1
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leftup = temp # 更新为下一轮的 dp[i-1, j-1]
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return dp[m]
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"""Driver Code"""
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if __name__ == "__main__":
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s = "bag"
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t = "pack"
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n, m = len(s), len(t)
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# 暴力搜索
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res = edit_distance_dfs(s, t, n, m)
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print(f"将 {s} 更改为 {t} 最少需要编辑 {res} 步")
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# 记忆化搜索
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mem = [[-1] * (m + 1) for _ in range(n + 1)]
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res = edit_distance_dfs_mem(s, t, mem, n, m)
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print(f"将 {s} 更改为 {t} 最少需要编辑 {res} 步")
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# 动态规划
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res = edit_distance_dp(s, t)
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print(f"将 {s} 更改为 {t} 最少需要编辑 {res} 步")
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# 状态压缩后的动态规划
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res = edit_distance_dp_comp(s, t)
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print(f"将 {s} 更改为 {t} 最少需要编辑 {res} 步")
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After Width: | Height: | Size: 72 KiB |
After Width: | Height: | Size: 48 KiB |
After Width: | Height: | Size: 52 KiB |
After Width: | Height: | Size: 52 KiB |
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After Width: | Height: | Size: 52 KiB |
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After Width: | Height: | Size: 42 KiB |
After Width: | Height: | Size: 44 KiB |
After Width: | Height: | Size: 52 KiB |
After Width: | Height: | Size: 51 KiB |
After Width: | Height: | Size: 51 KiB |
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After Width: | Height: | Size: 52 KiB |
After Width: | Height: | Size: 51 KiB |
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