给定两个单词 word1 和 word2,计算出将 word1 转换成 word2 所使用的最少操作数 。
你可以对一个单词进行如下三种操作:
示例 1:
输入: word1 = “horse”, word2 = “ros”
输出: 3
解释:
horse -> rorse (将 ‘h’ 替换为 ‘r’)
rorse -> rose (删除 ‘r’)
rose -> ros (删除 ‘e’)
示例 2:
输入: word1 = “intention”, word2 = “execution”
输出: 5
解释:
intention -> inention (删除 ‘t’)
inention -> enention (将 ‘i’ 替换为 ‘e’)
enention -> exention (将 ‘n’ 替换为 ‘x’)
exention -> exection (将 ‘n’ 替换为 ‘c’)
exection -> execution (插入 ‘u’)
LeetCode 链接
word1
使其与 word2
相同,计算需要操作的次数。i
、j
分别指向 word1
、word2
中的某位置(初始指向字符串尾部)word1[i]=word2[j]
,则编辑距离为 0,不需要进行操作,此时需要同时将 i
、j
左移。word1[i]!=word2[j]
,则需要进行插入、删除、替换操作使得对应字符相同:
word1
的 i
位置后进行插入字符操作,此时将 j
左移,操作数 +1
;word1
的 i
位置处字符进行替换操作,此时将 i
和 j
同时左移,操作数 +1
;word1
的 i
位置处字符进行删除操作,此时将 i
左移,操作数 +1
。word1=word2
时最小的操作数# 递归
class Solution:
def minDistance(self, word1, word2):
n1, n2 = len(word1), len(word2)
def dp(i, j):
if i==-1: return j+1 # word1 遍历完,返回 word2 的长度,即需要添加的步数
if j==-1: return i+1 # word2 遍历完,返回 word1 的长度,即需要删除的步数
if word1[i] == word2[j]: # 若字符串对应位置相等,则指针左移,不做操作
return dp(i-1, j-1)
else: # 若字符串对应位置不相等,则进行插入、删除、替换操作
return min(
dp(i, j-1)+1, # 插入操作
dp(i-1, j)+1, # 删除操作
dp(i-1, j-1)+1 # 替换操作
)
# 调用递归函数
return dp(n1-1, n2-1)
test = Solution()
word1_li = ["horse", "intention"]
word2_li = ["ros", "execution"]
for word1, word2 in zip(word1_li, word2_li):
print(test.minDistance(word1, word2))
3
5
分析:普通的递归方案中存在大量的重叠子问题,如下示例,因此可采用携带记忆的递归方式进行剪枝。
示例:目的为 dp[i][j] --> dp[i-1][j-1]
可通过如下 3 种路线到达
dp[i][j] --> dp[i-1][j-1]
dp[i][j] --> dp[i-1][j] --> dp[i][j-1]
dp[i][j] --> dp[i][j-1] --> dp[i-1][j]
# 携带记忆的递归
class Solution:
def minDistance(self, word1, word2):
memo = dict() # 记忆
def dp_memo(i, j):
if i==-1:
memo[(i, j)] = j+1
return memo[(i, j)]
if j==-1:
memo[(i, j)] = i+1
return memo[(i, j)]
if (i, j) in memo: # 若该状态存在记忆中,则直接返回
return memo[(i, j)]
if word1[i] == word2[j]:
memo[(i, j)] = dp_memo(i-1, j-1)
return memo[(i, j)]
else:
memo[(i, j)] = min(dp_memo(i, j-1)+1, dp_memo(i-1, j)+1, dp_memo(i-1, j-1)+1)
return memo[(i, j)]
# 调用携带记忆的递归函数
return dp_memo(len(word1)-1, len(word2)-1)
test = Solution()
word1_li = ["horse", "intention"]
word2_li = ["ros", "execution"]
for word1, word2 in zip(word1_li, word2_li):
print(test.minDistance(word1, word2))
3
5
# 携带记忆的递归,头指针向尾指针移动
class Solution:
def minDistance(self, word1, word2):
memo = dict() # 记忆
def dp_memo(i, j):
if i==len(word1):
memo[(i, j)] = len(word2)-j
return memo[(i, j)]
if j==len(word2):
memo[(i, j)] = len(word1)-i
return memo[(i, j)]
if (i, j) in memo: # 若该状态存在记忆中,则直接返回
return memo[(i, j)]
if word1[i] == word2[j]:
memo[(i, j)] = dp_memo(i+1, j+1)
return memo[(i, j)]
else:
memo[(i, j)] = min(dp_memo(i, j+1)+1, dp_memo(i+1, j)+1, dp_memo(i+1, j+1)+1)
return memo[(i, j)]
# 调用携带记忆的递归函数
return dp_memo(0, 0)
test = Solution()
word1_li = ["horse", "intention"]
word2_li = ["ros", "execution"]
for word1, word2 in zip(word1_li, word2_li):
print(test.minDistance(word1, word2))
3
5
分析:从以上的递归算法(初始位置在字符串尾部)中,可推断出状态转移方程如下。
dp[i][j] = dp[i-1][j-1] if word1[i] = word2[j]
dp[i][j] = min(dp[i][j-1], dp[i-1][j], dp[i-1][j-1])+1 if word1[i] != word2[j]
动态转移方向为从上往下,从左往右
初始值,比较 word1[0]
与 word2[0]
,此时需要知道 dp[-1][-1]
的情况,添加第 0 行和第 0 列,设置大小为 (n1+1)*(n2+1)
的 dp
数组方便计算,n1
为 word1
的长度,n2
为 word2
的长度。
设置 dp[0][0]=0
表示 word1
和 word2
皆为空,操作数为 0;
设置 dp[1][0]~dp[n1][0]
为 0~n1
,表示 word2
为空时,word1
需要删除的操作数;
设置 dp[0][1]~dp[0][n2]
为 0~n2
,表示 word1
为空时,word1
需要插入的操作数。
返回值,dp[n1][n2]
表示 word1
与 word2
已遍历结束的最小操作数,即 word1[n1-1]
与 word2[n2-1]
处。
# 动态规划
class Solution:
def minDistance(self, word1, word2):
n1, n2 = len(word1), len(word2)
# 初始化 dp 数组
dp = [[0]*(n2+1) for _ in range(n1+1)]
for i in range(n1+1): # 第 0 列
dp[i][0] = i
for j in range(n2+1): # 第 0 行
dp[0][j] = j
# 更新 dp 数组
for i in range(1, n1+1):
for j in range(1, n2+1):
if word1[i-1] == word2[j-1]:
dp[i][j] = dp[i-1][j-1]
else:
dp[i][j] = min(dp[i][j-1], dp[i-1][j], dp[i-1][j-1]) + 1
return dp[n1][n2]
test = Solution()
word1_li = ["horse", "intention"]
word2_li = ["ros", "execution"]
for word1, word2 in zip(word1_li, word2_li):
print(test.minDistance(word1, word2))
3
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LeetCode 题解