Leetcode:Edit Distance 解题报告

Edit Distance

Given two words word1 and word2, find the minimum number of steps required to convert word1 to word2. (each operation is counted as 1 step.)

You have the following 3 operations permitted on a word:

a) Insert a character
b) Delete a character
c) Replace a character

SOLUTION 1:

REF:
http://www.cnblogs.com/etcow/archive/2012/08/30/2662985.html
http://www.cnblogs.com/etcow/archive/2012/08/30/2662985.html
http://blog.csdn.net/fightforyourdream/article/details/13169573
http://www.cnblogs.com/TenosDoIt/p/3465316.html

相当经典的一道递归题目，而且难度级别为4.

这是一个典型的2维DP.
定义D[i][j] 为string1 前i个字符串到 string2的前j个字符串的转化的最小步。
1. 初始化： D[0][0] = 0;  2个为空 不需要转
2. D[i][0] = D[i - 1][0] + 1. 就是需要多删除1个字符
3. D[0][j] = D[0][j - 1] + 1. 就是转完后需要添加1个字符

D[i][j] 的递推公式：
我们来考虑最后一步的操作：
从上一个状态到D[i][j]，最后一步只有三种可能：
添加，删除，替换（如果相等就不需要替换）

a、给word1插入一个和word2最后的字母相同的字母，这时word1和word2的最后一个字母就一样了，此时编辑距离等于1（插入操作） + 插入前的word1到word2去掉最后一个字母后的编辑距离
D[i][j - 1] + 1
例子：  从ab --> cd
我们可以计算从 ab --> c 的距离，也就是 D[i][j - 1]，最后再在尾部加上d

b、删除word1的最后一个字母，此时编辑距离等于1（删除操作） + word1去掉最后一个字母到word2的编辑距离
D[i - 1][j] + 1
例子：  从ab --> cd
我们计算从 a --> cd 的距离，再删除b, 也就是 D[i - 1][j] + 1

c 、把word1的最后一个字母替换成word2的最后一个字母，此时编辑距离等于 1（替换操作） + word1和word2去掉最后一个字母的编辑距离。
这里有2种情况，如果最后一个字符是相同的，即是：D[i - 1][j - 1]，因为根本不需要替换，否则需要替换，就是
D[i - 1][j - 1] + 1

然后取三种情况下的最小距离

现在来证明一下，当最后一个字符相同时，D[i][j] = D[i - 1][j - 1]，这里只要证明D[i - 1][j -1] <=D[i ][j - 1]+1即可。
反证法：
假设：D[i - 1][j -1] > D[i ][j - 1]+1
推论：如果我们要把i-1字符串变换为j - 1,
          我们可以通过先在str1加上一个字符，得到带前i个字符的str1 , 然后再执行D[i][j -1]
          D[i][j - 1] + 1 也可以推出 i , j 字符串的转换  也就是说
          推出：D[i - 1][j - 1]不是i - 1--> j - 1转换的最小值
          推论与题设相矛盾，所以得证。

基于以上证明，当最后一个字符相同时，我们其实可以直接让D[i][j] = D[i - 1][j - 1].

例子： "ababd" -> "ccabab"

　　先初始化matrix如下。意思是，比如"_" -> "cca" = 2 操作是插入'c','c','a'，共3步。 "abab" -> "+ "_" 删除'a','b','a','b'，共4 步。

	_	a	b	a	b	d
_	0	1	2	3	4	5
c	1
c	2
a	3
b	4
a	5
b	6

　　然后按照注释里的方法填满表格，返回最后一个数字（最佳解）

	_	a	b	a	b	d
_	0	1	2	3	4	5
c	1	1	2	3	4	5
c	2	2	2	3	4	5
a	3	2	3	2	3	4
b	4	3	2	3	2	3
a	5	4	3	2	3	3
b	6	5	4	3	2	3

 public class Solution {
     public int minDistance(String word1, String word2) {
         if (word1 == null || word2 == null) {
             return 0;
         }

         int len1 = word1.length();
         int len2 = word2.length();

         int[][] D = new int[len1 + 1][len2 + 1];

         for (int i = 0; i <= len1; i++) {
             for (int j = 0; j <= len2; j++) {
                 if (i == 0) {
                     D[i][j] = j;
                 } else if (j == 0) {
                     D[i][j] = i;
                 } else {
                     if (word1.charAt(i - 1) == word2.charAt(j - 1)) {
                         D[i][j] = D[i - 1][j - 1];
                     } else {
                         D[i][j] = Math.min(D[i - 1][j - 1], D[i][j - 1]);
                         D[i][j] = Math.min(D[i][j], D[i - 1][j]);
                         D[i][j]++;
                     }
                 }
             }
         }

         return D[len1][len2];
     }
 }

GitHub代码链接