告别动态规划,连刷 40 道题,我总结了这些套路,看不懂你打我(万字长文) (4)

还是老样子,按照上面三个步骤来,并且我这里可以告诉你,90% 的字符串问题都可以用动态规划解决,并且90%是采用二维数组。

步骤一、定义数组元素的含义

由于我们的目的求将 word1 转换成 word2 所使用的最少操作数 。那我们就定义 dp[i] [j]的含义为:当字符串 word1 的长度为 i,字符串 word2 的长度为 j 时,将 word1 转化为 word2 所使用的最少操作次数为 dp[i] [j]

有时候,数组的含义并不容易找,所以还是那句话,我给你们一个套路,剩下的还得看你们去领悟。

步骤二:找出关系数组元素间的关系式

接下来我们就要找 dp[i] [j] 元素之间的关系了,比起其他题,这道题相对比较难找一点,但是,不管多难找,大部分情况下,dp[i] [j] 和 dp[i-1] [j]、dp[i] [j-1]、dp[i-1] [j-1] 肯定存在某种关系。因为我们的目标就是,**从规模小的,通过一些操作,推导出规模大的。对于这道题,我们可以对 word1 进行三种操作

插入一个字符
删除一个字符
替换一个字符

由于我们是要让操作的次数最小,所以我们要寻找最佳操作。那么有如下关系式:

一、如果我们 word1[i] 与 word2 [j] 相等,这个时候不需要进行任何操作,显然有 dp[i] [j] = dp[i-1] [j-1]。(别忘了 dp[i] [j] 的含义哈)。

二、如果我们 word1[i] 与 word2 [j] 不相等,这个时候我们就必须进行调整,而调整的操作有 3 种,我们要选择一种。三种操作对应的关系试如下(注意字符串与字符的区别):

(1)、如果把字符 word1[i] 替换成与 word2[j] 相等,则有 dp[i] [j] = dp[i-1] [j-1] + 1;

(2)、如果在字符串 word1末尾插入一个与 word2[j] 相等的字符,则有 dp[i] [j] = dp[i] [j-1] + 1;

(3)、如果把字符 word1[i] 删除,则有 dp[i] [j] = dp[i-1] [j] + 1;

那么我们应该选择一种操作,使得 dp[i] [j] 的值最小,显然有

dp[i] [j] = min(dp[i-1] [j-1],dp[i] [j-1],dp[[i-1] [j]]) + 1;

于是,我们的关系式就推出来了,

步骤三、找出初始值

显然,当 dp[i] [j] 中,如果 i 或者 j 有一个为 0,那么还能使用关系式吗?答是不能的,因为这个时候把 i - 1 或者 j - 1,就变成负数了,数组就会出问题了,所以我们的初始值是计算出所有的 dp[0] [0….n] 和所有的 dp[0….m] [0]。这个还是非常容易计算的,因为当有一个字符串的长度为 0 时,转化为另外一个字符串,那就只能一直进行插入或者删除操作了。

代码如下 public int minDistance(String word1, String word2) { int n1 = word1.length(); int n2 = word2.length(); int[][] dp = new int[n1 + 1][n2 + 1]; // dp[0][0...n2]的初始值 for (int j = 1; j <= n2; j++) dp[0][j] = dp[0][j - 1] + 1; // dp[0...n1][0] 的初始值 for (int i = 1; i <= n1; i++) dp[i][0] = dp[i - 1][0] + 1; // 通过公式推出 dp[n1][n2] for (int i = 1; i <= n1; i++) { for (int j = 1; j <= n2; j++) { // 如果 word1[i] 与 word2[j] 相等。第 i 个字符对应下标是 i-1 if (word1.charAt(i - 1) == word2.charAt(j - 1)){ p[i][j] = dp[i - 1][j - 1]; }else { dp[i][j] = Math.min(Math.min(dp[i - 1][j - 1], dp[i][j - 1]), dp[i - 1][j]) + 1; } } } return dp[n1][n2]; }

最后说下,如果你要练习,可以去 leetcode,选择动态规划专题,然后连续刷几十道,保证你以后再也不怕动态规划了。当然,遇到很难的,咱还是得挂。

Leetcode 动态规划直达:https://leetcode-cn.com/tag/dynamic-programming/

三、如何优化?

前两天写一篇长达 8000 子的关于动态规划的文章告别动态规划,连刷40道动规算法题,我总结了动规的套路

这篇文章更多讲解我平时做题的套路,不过由于篇幅过长,举了 4 个案例之后,没有讲解优化,今天这篇文章就来讲解下,对动态规划的优化如何下手,并且以前几天那篇文章的题作为例子直接讲优化,如果没看过的建议看一下(不看也行,我会直接给出题目以及没有优化前的代码):告别动态规划,连刷40道动规算法题,我总结了动规的套路

四、优化核心:画图!画图!画图

没错,80% 的动态规划题都可以画图,其中 80% 的题都可以通过画图一下子知道怎么优化,当然,DP 也有一些很难的题,想优化可没那么容易,不过,今天我要讲的,是属于不怎么难,且最常见,面试笔试最经常考的难度的题。

下面我们直接通过三道题目来讲解优化,你会发现,这些题,优化过后,代码只有细微的改变,你只要会一两道,可以说是会了 80% 的题。

O(n*m) 空间复杂度优化成 O(n)

上次那个青蛙跳台阶的 dp 题是可以把空间复杂度 O( n) 优化成 O(1),本来算从这道题讲起的,但想了下,想要学习 dp 优化的感觉至少都是 小小大佬了,所以就不讲了,就从二维数组的 dp 讲起。

案例1:最多路径数 问题描述

一个机器人位于一个 m x n 网格的左上角 (起始点在下图中标记为“Start” )。

机器人每次只能向下或者向右移动一步。机器人试图达到网格的右下角(在下图中标记为“Finish”)。

问总共有多少条不同的路径?

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