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Prepare for release 1.0.0b4
This commit is contained in:
@@ -1,6 +1,6 @@
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# 编辑距离问题
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编辑距离,也被称为 Levenshtein 距离,是两个字符串之间互相转换的最小修改次数,通常用于在信息检索和自然语言处理中度量两个序列的相似度。
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编辑距离,也被称为 Levenshtein 距离,指两个字符串之间互相转换的最小修改次数,通常用于在信息检索和自然语言处理中度量两个序列的相似度。
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!!! question
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@@ -14,7 +14,9 @@
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**编辑距离问题可以很自然地用决策树模型来解释**。字符串对应树节点,一轮决策(一次编辑操作)对应树的一条边。
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如下图所示,在不限制操作的情况下,每个节点都可以派生出许多条边,每条边对应一种操作。实际上,从 `hello` 转换到 `algo` 有许多种可能的路径,下图展示的是最短路径。从决策树的角度看,本题目标是求解节点 `hello` 和节点 `algo` 之间的最短路径。
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如下图所示,在不限制操作的情况下,每个节点都可以派生出许多条边,每条边对应一种操作,这意味着从 `hello` 转换到 `algo` 有许多种可能的路径。
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从决策树的角度看,本题的目标是求解节点 `hello` 和节点 `algo` 之间的最短路径。
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@@ -24,14 +26,14 @@
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我们希望在编辑操作的过程中,问题的规模逐渐缩小,这样才能构建子问题。设字符串 $s$ 和 $t$ 的长度分别为 $n$ 和 $m$ ,我们先考虑两字符串尾部的字符 $s[n-1]$ 和 $t[m-1]$ :
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- 若 $s[n-1]$ 和 $t[m-1]$ 相同,我们可以直接跳过它们,接下来考虑 $s[n-2]$ 和 $t[m-2]$ ;
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- 若 $s[n-1]$ 和 $t[m-1]$ 相同,我们可以跳过它们,直接考虑 $s[n-2]$ 和 $t[m-2]$ ;
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- 若 $s[n-1]$ 和 $t[m-1]$ 不同,我们需要对 $s$ 进行一次编辑(插入、删除、替换),使得两字符串尾部的字符相同,从而可以跳过它们,考虑规模更小的问题;
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也就是说,我们在字符串 $s$ 中进行的每一轮决策(编辑操作),都会使得 $s$ 和 $t$ 中剩余的待匹配字符发生变化。因此,状态为当前在 $s$ , $t$ 中考虑的第 $i$ , $j$ 个字符,记为 $[i, j]$ 。
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状态 $[i, j]$ 对应的子问题:**将 $s$ 的前 $i$ 个字符更改为 $t$ 的前 $j$ 个字符所需的最少编辑步数**。
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至此得到一个尺寸为 $(i+1) \times (j+1)$ 的二维 $dp$ 表。
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至此,得到一个尺寸为 $(i+1) \times (j+1)$ 的二维 $dp$ 表。
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**第二步:找出最优子结构,进而推导出状态转移方程**
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@@ -43,13 +45,13 @@
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根据以上分析,可得最优子结构:$dp[i, j]$ 的最少编辑步数等于 $dp[i, j-1]$ , $dp[i-1, j]$ , $dp[i-1, j-1]$ 三者中的最少编辑步数,再加上本次编辑的步数 $1$ 。对应的状态转移方程为:
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根据以上分析,可得最优子结构:$dp[i, j]$ 的最少编辑步数等于 $dp[i, j-1]$ , $dp[i-1, j]$ , $dp[i-1, j-1]$ 三者中的最少编辑步数,再加上本次的编辑步数 $1$ 。对应的状态转移方程为:
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$$
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dp[i, j] = \min(dp[i, j-1], dp[i-1, j], dp[i-1, j-1]) + 1
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$$
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请注意,**当 $s[i-1]$ 和 $t[j-1]$ 相同时,无需编辑当前字符**,此时状态转移方程为:
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请注意,**当 $s[i-1]$ 和 $t[j-1]$ 相同时,无需编辑当前字符**,这种情况下的状态转移方程为:
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$$
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dp[i, j] = dp[i-1, j-1]
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@@ -57,7 +59,7 @@ $$
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**第三步:确定边界条件和状态转移顺序**
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当两字符串都为空时,编辑步数为 $0$ ,即 $dp[0, 0] = 0$ 。当 $s$ 为空但 $t$ 不为空时,最少编辑步数等于 $t$ 的长度,即 $dp[0, j] = j$ 。当 $s$ 不为空但 $t$ 为空时,等于 $s$ 的长度,即 $dp[i, 0] = i$ 。
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当两字符串都为空时,编辑步数为 $0$ ,即 $dp[0, 0] = 0$ 。当 $s$ 为空但 $t$ 不为空时,最少编辑步数等于 $t$ 的长度,即首行 $dp[0, j] = j$ 。当 $s$ 不为空但 $t$ 为空时,等于 $s$ 的长度,即首列 $dp[i, 0] = i$ 。
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观察状态转移方程,解 $dp[i, j]$ 依赖左方、上方、左上方的解,因此通过两层循环正序遍历整个 $dp$ 表即可。
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@@ -178,9 +180,9 @@ $$
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### 状态压缩
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下面考虑状态压缩,将 $dp$ 表的第一维删除。由于 $dp[i,j]$ 是由上方 $dp[i-1, j]$ 、左方 $dp[i, j-1]$ 、左上方状态 $dp[i-1, j-1]$ 转移而来,而正序遍历会丢失左上方 $dp[i-1, j-1]$ ,倒序遍历无法提前构建 $dp[i, j-1]$ ,因此两种遍历顺序都不可取。
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由于 $dp[i,j]$ 是由上方 $dp[i-1, j]$ 、左方 $dp[i, j-1]$ 、左上方状态 $dp[i-1, j-1]$ 转移而来,而正序遍历会丢失左上方 $dp[i-1, j-1]$ ,倒序遍历无法提前构建 $dp[i, j-1]$ ,因此两种遍历顺序都不可取。
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为解决此问题,我们可以使用一个变量 `leftup` 来暂存左上方的解 $dp[i-1, j-1]$ ,这样便只用考虑左方和上方的解,与完全背包问题的情况相同,可使用正序遍历。
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为此,我们可以使用一个变量 `leftup` 来暂存左上方的解 $dp[i-1, j-1]$ ,从而只需考虑左方和上方的解。此时的情况与完全背包问题相同,可使用正序遍历。
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=== "Java"
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