leetCode 583.两个字符串的删除操作动态规划 + 优化空间复杂度（二维dp、一维dp）-编程知识

583. 两个字符串的删除操作 - 力扣（LeetCode）

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

一、递归搜索 + 保存计算结果 = 记忆化搜索

二维memo数组存储计算过的子问题的结果

class Solution {
public:// 递归搜索 + 保存计算结果 = 记忆化搜索// 二维memo数组 存储过的子问题的结果int minDistance(string s, string t) {int m = s.size(),n = t.size(),memo[m][n]; // 二维memo数组 存储计算过的子问题的结果;memset(memo,-1,sizeof(memo));// -1 表示没有访问过function<int(int,int)> dfs = [&](int i,int j) -> int {if(i<0) //base case 当i指针越界，此时return j+1;if(j<0) //base casereturn i+1;if (memo[i][j] != -1) // memo中有当前遇到的子问题的解，直接拿来返回return memo[i][j];if (s[i] == t[j]) {  memo[i][j] = dfs(i-1, j-1);} else {// memo[i][j] = min(min(dfs(i-1, j)+1,dfs(i, j-1)+1),dfs(i-1, j-1)+2);// memo[i][j] = min(dfs(i-1, j)+1,dfs(i, j-1)+1);memo[i][j] = min(dfs(i-1, j),dfs(i, j-1))+1;}return memo[i][j];};return dfs(m-1,n-1);}
}

二、动态规划与递归的区别

递归公式

if (s[i] == t[j]) {  memo[i][j] = dfs(i-1, j-1);
} else {// memo[i][j] = min(min(dfs(i-1, j)+1,dfs(i, j-1)+1),dfs(i-1, j-1)+2);// memo[i][j] = min(dfs(i-1, j)+1,dfs(i, j-1)+1);memo[i][j] = min(dfs(i-1, j),dfs(i, j-1))+1;
}

递归是自上而下调用，子问题自下而上被解决，最后解决了整个问题，而dp是从base case 出发，通过在dp数组记录中间结果，自下而上地顺序地解决子问题

dp解法

1.确定dp数组（dp table）以及下标的含义

dp[i][j]:以i-1为结尾的字符串word1,和以j-1为结尾的字符串word2，想要达到相等，所需要删除元素的最少次数

2.确定递推公式

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);
}

3.dp数组初始化

从递推式可看出，dp[i][0] 和 dp[0][j] 是一定要初始化的

dp[i][0]:word2为字符串，以 i-1 为结尾的字符串 word1 需要删除 i 个元素才能变成空串，和word2相同
dp[0][j]:word1为字符串，以 j-1 为结尾的字符串 word2 需要删除 j 个元素才能变成空串，和word1相同
dp[0][0]=0,因为两个空字符串相同，删除操作为0

for(int i=1;i<=m;++i) dp[i][0] = i;
for(int j=1;j<=n;++j) dp[0][j] = j;

4.确定遍历顺序

从递推公式 dp[i][j] = min(dp[i - 1][j], dp[i][j - 1]) + 1; 和dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1]可以看出dp[i][j]都是根据正上方、正左方推出来的，所以遍历的时候一定是从上到下，从左到右，这样保证dp[i][j]可以根据之前计算出来的数值进行计算。

5.举例推导dp数组

（1）动态规划二维dp

class Solution {
public:int minDistance(string word1, string word2) {int m = word1.size(),n = word2.size();vector<vector<int>> dp(m+1,vector<int>(n+1));for(int i=1;i<=m;++i) dp[i][0] = i;for(int j=1;j<=n;++j) dp[0][j] = j;for(int i=1;i<=m;++i) {for(int j=1;j<=n;++j) {if(word1[i-1] == word2[j-1]) dp[i][j] = dp[i-1][j-1];// else dp[i][j] = min(min(dp[i-1][j]+1,dp[i][j-1]+1),dp[i-1][j-1]+2);else dp[i][j] = min(dp[i-1][j]+1,dp[i][j-1]+1);}}return dp[m][n];}
};

时间复杂度: O(m * n)
空间复杂度: O(m * n)

（2）动态规划二维dp 优化空间

class Solution {
public:  // 动态规划 二维dp 优化空间int minDistance(string word1, string word2) {int m = word1.size(),n = word2.size();// vector<vector<int>> dp(m+1,vector<int>(n+1));vector<vector<int>> dp(2,vector<int>(n+1));for(int j=1;j<=n;++j) dp[0][j] = j;for(int i=1;i<=m;++i) {dp[i%2][0] = i;for(int j=1;j<=n;++j) {if(word1[i-1] == word2[j-1]) dp[i % 2][j] = dp[(i-1)%2][j-1];else dp[i%2][j] = min(dp[(i-1)%2][j]+1,dp[i%2][j-1]+1);}}return dp[m%2][n];}
};

时间复杂度: O(m * n)
空间复杂度: O(n)

（3）动态规划一维dp(滚动数组) 优化空间

class Solution {
public:  // 动态规划 一维dp(滚动数组) 优化空间int minDistance(string word1, string word2) {int m = word1.size(),n = word2.size();vector<int> dp(n+1);for(int j=1;j<=n;++j) dp[j] = j;for(int i=1;i<=m;++i) {// pre 代表dp[i-1][0]int pre = dp[0];// 初始化当前层的 dp[i][0]dp[0] = i;for(int j=1;j<=n;++j) {int tmp = dp[j];if(word1[i-1] == word2[j-1]) dp[j] = pre;else dp[j] = min(dp[j]+1,dp[j-1]+1);pre = tmp;}}return dp[n];}
};

时间复杂度: O(m * n)
空间复杂度: O(n)

本题除了这种解法外，还有这种解题思路：先求出最长公共子序列,然后 word1.size() + word2.size() - 两倍的最长公共子序列

求最长公共子序列，可以看我往期的这篇文章：leetCode 1143.最长公共子序列

（1）二维dp

class Solution {
public: int minDistance(string word1, string word2) {int m = word1.size(),n = word2.size();vector<vector<int>> dp(m+1,vector<int>(n+1)); for(int i=1;i<=m;++i) {for(int j=1;j<=n;++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]);}}return m + n - 2 * dp[m][n];}
};

时间复杂度: O(m * n)
空间复杂度: O(m * n)

（2）二维dp：优化空间

class Solution {
public:  // 方法二 二维dp 优化空间int minDistance(string word1, string word2) {int m = word1.size(),n = word2.size();vector<vector<int>> dp(2,vector<int>(n+1)); for(int i=1;i<=m;++i) {for(int j=1;j<=n;++j) {if(word1[i-1] == word2[j-1]) dp[i%2][j] = dp[(i-1)%2][j-1] + 1;else dp[i%2][j] = max(dp[(i-1)%2][j],dp[i%2][j-1]);}}return m + n - 2 * dp[m%2][n];}
};

时间复杂度: O(m * n)
空间复杂度: O(n)

（3）一维dp：优化空间

class Solution {
public:// 方法二 一维dp 优化空间int minDistance(string word1, string word2) {int m = word1.size(),n = word2.size();vector<int> dp(n+1); for(int i=1;i<=m;++i) {int pre = dp[0];for(int j=1;j<=n;++j) {int tmp = dp[j];if(word1[i-1] == word2[j-1]) dp[j] = pre + 1;else dp[j] = max(dp[j],dp[j-1]);pre = tmp;}}return m + n - 2 * dp[n];}
};

时间复杂度: O(m * n)
空间复杂度: O(n)

参考和推荐文章、视频：

代码随想录 (programmercarl.com)

动态规划之子序列，还是为了编辑距离做铺垫 | LeetCode：583.两个字符串的删除操作_哔哩哔哩_bilibili

来自代码随想录课堂的截图：