1.不同的子序列
hard,不过看了题解其实也还好,没之前的那么夸张
题目
115. 不同的子序列
给你两个字符串 s
和 t
,统计并返回在 s
的 子序列 中 t
出现的个数,结果需要对 109 + 7 取模。
示例 1:
输入:s = "rabbbit", t = "rabbit"输出
:3
解释: 如下所示, 有 3 种可以从 s 中得到"rabbit" 的方案
。rabbbit
rabbbit
rabbbit
示例 2:
输入:s = "babgbag", t = "bag"输出
:5
解释: 如下所示, 有 5 种可以从 s 中得到"bag" 的方案
。babgbag
babgbag
babgbag
babgbag
babgbag
提示:
1 <= s.length, t.length <= 1000
s
和t
由英文字母组成
代码
- 确定dp数组(dp table)以及下标的含义
dp[i][j]:以i-1为结尾的s子序列中出现以j-1为结尾的t的个数为dp[i][j]。
为什么i-1,j-1 这么定义我在 718. 最长重复子数组 (opens new window)中做了详细的讲解。
- 确定递推公式
这一类问题,基本是要分析两种情况
- s[i - 1] 与 t[j - 1]相等
- s[i - 1] 与 t[j - 1] 不相等
当s[i - 1] 与 t[j - 1]相等时,dp[i][j]可以有两部分组成。
一部分是用s[i - 1]来匹配,那么个数为dp[i - 1][j - 1]。即不需要考虑当前s子串和t子串的最后一位字母,所以只需要 dp[i-1][j-1]。
一部分是不用s[i - 1]来匹配,个数为dp[i - 1][j]。
这里可能有录友不明白了,为什么还要考虑 不用s[i - 1]来匹配,都相同了指定要匹配啊。
例如: s:bagg 和 t:bag ,s[3] 和 t[2]是相同的,但是字符串s也可以不用s[3]来匹配,即用s[0]s[1]s[2]组成的bag。
当然也可以用s[3]来匹配,即:s[0]s[1]s[3]组成的bag。
所以当s[i - 1] 与 t[j - 1]相等时,dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + dp[i - 1][j];
当s[i - 1] 与 t[j - 1]不相等时,dp[i][j]只有一部分组成,不用s[i - 1]来匹配(就是模拟在s中删除这个元素),即:dp[i - 1][j]
所以递推公式为:dp[i][j] = dp[i - 1][j];
这里可能有录友还疑惑,为什么只考虑 “不用s[i - 1]来匹配” 这种情况, 不考虑 “不用t[j - 1]来匹配” 的情况呢。
这里大家要明确,我们求的是 s 中有多少个 t,而不是 求t中有多少个s,所以只考虑 s中删除元素的情况,即 不用s[i - 1]来匹配 的情况。
- dp数组如何初始化
从递推公式dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + dp[i - 1][j]; 和 dp[i][j] = dp[i - 1][j]; 中可以看出dp[i][j] 是从上方和左上方推导而来,如图:,那么 dp[i][0] 和dp[0][j]是一定要初始化的。
每次当初始化的时候,都要回顾一下dp[i][j]的定义,不要凭感觉初始化。
dp[i][0]表示什么呢?
dp[i][0] 表示:以i-1为结尾的s可以随便删除元素,出现空字符串的个数。
那么dp[i][0]一定都是1,因为也就是把以i-1为结尾的s,删除所有元素,出现空字符串的个数就是1。
再来看dp[0][j],dp[0][j]:空字符串s可以随便删除元素,出现以j-1为结尾的字符串t的个数。
那么dp[0][j]一定都是0,s如论如何也变成不了t。
最后就要看一个特殊位置了,即:dp[0][0] 应该是多少。
dp[0][0]应该是1,空字符串s,可以删除0个元素,变成空字符串t。
class Solution {
public:int numDistinct(string s, string t) {vector<vector<unsigned int>>dp(s.size()+1,vector<unsigned int>(t.size()+1));for(int i=0;i<s.size();i++){dp[i][0]=1;}for(int j=1;j<t.size();j++){ //注意这里j从1开始dp[0][j]=0;}for(int i=1;i<=s.size();i++){for(int j=1;j<=t.size();j++){if(s[i-1]==t[j-1]){dp[i][j]=dp[i-1][j-1]+dp[i-1][j];}else{dp[i][j]=dp[i-1][j];}}}return dp[s.size()][t.size()];}
};
2.两个字符串的删除操作
其实有两种动态规划的思路,第一种是延续上一题的思路,第二种则是当成最长公共子序列来做。个人更喜欢方法2,公共子序列已经是比较熟的了。
题目
583. 两个字符串的删除操作
给定两个单词 word1
和 word2
,返回使得 word1
和 word2
相同所需的最小步数。
每步 可以删除任意一个字符串中的一个字符。
示例 1:
输入: word1 = "sea", word2 = "eat" 输出: 2 解释: 第一步将 "sea" 变为 "ea" ,第二步将 "eat "变为 "ea"
示例 2:
输入:word1 = "leetcode", word2 = "etco" 输出:4
提示:
1 <= word1.length, word2.length <= 500
word1
和word2
只包含小写英文字母
代码
法1
class Solution {
public:int minDistance(string word1, string word2) {vector<vector<int>> dp(word1.size() + 1, vector<int>(word2.size() + 1));for (int i = 0; i <= word1.size(); i++) dp[i][0] = i;for (int j = 0; j <= word2.size(); j++) dp[0][j] = j;for (int i = 1; i <= word1.size(); i++) {for (int j = 1; j <= word2.size(); j++) {if (word1[i - 1] == word2[j - 1]) {dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1];} else {dp[i][j] = min(dp[i - 1][j] + 1, dp[i][j - 1] + 1);}}}return dp[word1.size()][word2.size()];}
};
法2(更喜欢)
class Solution {
public:int minDistance(string word1, string word2) {vector<vector<int>>dp(word1.size()+1,vector<int>(word2.size()+1,0));for(int i=1;i<=word1.size();i++){for(int j=1;j<=word2.size();j++){if(word1[i-1]==word2[j-1]){dp[i][j]=dp[i-1][j-1]+1;}else{dp[i][j]=max(dp[i-1][j],dp[i][j-1]);}}}int step=word1.size()+word2.size()-(dp[word1.size()][word2.size()]*2);return step;}
};
3.编辑距离
我老实地将上一题再次写了一遍法1,编辑距离这题很妙的。
题目
72. 编辑距离
给你两个单词 word1
和 word2
, 请返回将 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:
- 插入一个字符
- 删除一个字符
- 替换一个字符
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')
代码
dp[i][j] 表示以下标i-1为结尾的字符串word1,和以下标j-1为结尾的字符串word2,最近编辑距离为dp[i][j]。
if (word1[i - 1] == word2[j - 1])不操作
if (word1[i - 1] != word2[j - 1])增删换
if (word1[i - 1] == word2[j - 1])
那么说明不用任何编辑,dp[i][j]
就应该是 dp[i - 1][j - 1]
,即dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1];
此时可能有同学有点不明白,为啥要即dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1]
呢?
那么就在回顾上面讲过的dp[i][j]
的定义,word1[i - 1]
与 word2[j - 1]
相等了,那么就不用编辑了,以下标i-2为结尾的字符串word1和以下标j-2为结尾的字符串word2
的最近编辑距离dp[i - 1][j - 1]
就是 dp[i][j]
了。
在下面的讲解中,如果哪里看不懂,就回想一下dp[i][j]
的定义,就明白了。
在整个动规的过程中,最为关键就是正确理解dp[i][j]
的定义!
if (word1[i - 1] != word2[j - 1])
,此时就需要编辑了,如何编辑呢?
- 操作一:word1删除一个元素,那么就是以下标i - 2为结尾的word1 与 j-1为结尾的word2的最近编辑距离 再加上一个操作。
即 dp[i][j] = dp[i - 1][j] + 1;
- 操作二:word2删除一个元素,那么就是以下标i - 1为结尾的word1 与 j-2为结尾的word2的最近编辑距离 再加上一个操作。
即 dp[i][j] = dp[i][j - 1] + 1;
这里有同学发现了,怎么都是删除元素,添加元素去哪了。
word2添加一个元素,相当于word1删除一个元素,例如 word1 = "ad" ,word2 = "a"
,word1
删除元素'd'
和 word2
添加一个元素'd'
,变成word1="a", word2="ad"
, 最终的操作数是一样! dp数组如下图所示意的:
a a d+-----+-----+ +-----+-----+-----+| 0 | 1 | | 0 | 1 | 2 |+-----+-----+ ===> +-----+-----+-----+a | 1 | 0 | a | 1 | 0 | 1 |+-----+-----+ +-----+-----+-----+d | 2 | 1 |+-----+-----+
操作三:替换元素,word1
替换word1[i - 1]
,使其与word2[j - 1]
相同,此时不用增删加元素。
可以回顾一下,if (word1[i - 1] == word2[j - 1])
的时候我们的操作 是 dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1]
对吧。
那么只需要一次替换的操作,就可以让 word1[i - 1] 和 word2[j - 1] 相同。
所以 dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1] + 1;
综上,当 if (word1[i - 1] != word2[j - 1])
时取最小的,即:dp[i][j] = min({dp[i - 1][j - 1], dp[i - 1][j], dp[i][j - 1]}) + 1;
递归公式代码如下:
if (word1[i - 1] == word2[j - 1]) {dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1];
}
else {dp[i][j] = min({dp[i - 1][j - 1], dp[i - 1][j], dp[i][j - 1]}) + 1;
}
class Solution {
public:int minDistance(string word1, string word2) {vector<vector<int>>dp(word1.size()+1,vector<int>(word2.size()+1));for(int i=0;i<=word1.size();i++) dp[i][0]=i;for(int j=0;j<=word2.size();j++) dp[0][j]=j;for(int i=1;i<=word1.size();i++){for(int j=1;j<=word2.size();j++){if(word1[i-1]==word2[j-1]){dp[i][j]=dp[i-1][j-1];}else{dp[i][j]=min({dp[i-1][j-1],dp[i][j-1],dp[i-1][j]})+1;}}}return dp[word1.size()][word2.size()];}
};