知识点:动态规划

知识点:该题目考察的知识点是动态规划,特别是用于计算两个字符串之间的编辑距离(Levenshtein距离)。编辑距离是衡量两个字符串相似度的一种方法,它定义为将一个字符串转换为另一个字符串所需的最少操作次数,这些操作包括插入、删除和替换字符。

动态规划的相关内容:

动态规划是一种算法策略,用于解决具有重叠子问题最优子结构特性的问题。它通过将复杂问题分解为更简单的子问题,并将这些子问题的解存储在一个表格中(通常是二维数组),从而避免了重复计算,提高了效率。

编辑距离的动态规划解法:

  1. 定义状态:使用一个二维数组d[len1+1][len2+1],其中d[i][j]表示将字符串str1[0..i-1]转换为字符串str2[0..j-1]所需的最小编辑操作次数。

  2. 初始化状态d[0][j]表示将空字符串转换为str2[0..j-1]所需的操作数,即插入j个字符,因此d[0][j] = j。同理,d[i][0]表示将str1[0..i-1]转换为空字符串所需的操作数,即删除i个字符,因此d[i][0] = i

  3. 状态转移方程:对于i > 0j > 0d[i][j]可以通过以下三种情况之一得到:

    • 如果str1[i-1] == str2[j-1],则d[i][j] = d[i-1][j-1],因为不需要任何操作。
    • 如果str1[i-1] != str2[j-1],则需要考虑插入、删除或替换操作,选择其中最小的操作次数,即d[i][j] = min(d[i-1][j] + 1, d[i][j-1] + 1, d[i-1][j-1] + 1)
  4. 计算顺序:按照ij的递增顺序计算d数组的每个元素。

  5. 最终结果d[len1][len2]即为将str1转换为str2所需的最小编辑操作次数。

题目解析:

根据题目中的说明,算法采用的设计策略是动态规划法,时间复杂度为O(m*n),其中mn分别是两个字符串的长度。这是因为我们需要计算一个m+1n+1列的二维数组,而计算每个单元格的时间复杂度是常数级别的。

详细解答过程:

  1. 初始化一个大小为(len1+1) x (len2+1)的二维数组d
  2. 填充d数组的第一行和第一列,因为它们表示从一个空字符串转换到另一个字符串所需的操作数。
  3. 遍历str1str2,对于每个位置(i, j)
    • 如果str1[i-1]str2[j-1]相同,则d[i][j] = d[i-1][j-1]
    • 如果不同,则d[i][j] = min(d[i-1][j], d[i][j-1], d[i-1][j-1]) + 1
  4. 最终,d[len1][len2]就是将str1转换为str2所需的最小编辑操作次数。

这就是动态规划法解决编辑距离问题的详细解答过程。


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