LeetCode 72. 编辑距离:动态规划经典题解

刷LeetCode中等题时,编辑距离绝对是动态规划的经典代表作------它看似复杂,三种操作(插入、删除、替换)让人无从下手,但只要理清状态定义和转移逻辑,就能轻松破解。今天就带大家一步步拆解这道题,从题意分析到代码实现,把每一个细节讲透。

一、题目解读:到底要解决什么问题?

题目很简洁:给定两个单词word1和word2,返回将word1转换成word2所使用的最少操作数

允许的三种操作(对一个单词进行):

  • 插入一个字符:比如word1是"abc",word2是"abdc",可以在word1的b和c之间插入d,完成转换。

  • 删除一个字符:比如word1是"abcd",word2是"abc",删除word1的d即可。

  • 替换一个字符:比如word1是"abc",word2是"adc",将word1的b替换成d即可。

核心难点:三种操作可以任意组合,如何找到"最少步骤"?------ 动态规划的核心就是"最优子结构",把大问题拆成小问题,逐个解决。

二、动态规划思路拆解(核心部分)

动态规划解题,关键就3步:定义dp数组、确定边界条件、推导状态转移方程。我们一步步来:

1. 定义dp数组

设word1的长度为n,word2的长度为m,定义dp[i][j]:将word1前i个字符(word1[0...i-1])转换成word2前j个字符(word2[0...j-1])所需的最少操作数。

为什么是i-1和j-1?因为dp数组的下标从0开始,而字符串的下标也从0开始,dp[0][0]表示两个空串的转换,dp[1][1]才对应两个单词的第一个字符,这样定义更直观,避免下标混乱。

2. 确定边界条件

边界情况就是"其中一个单词为空串"的场景:

  • 如果word1为空(i=0),那么要转换成word2前j个字符,只能不断插入j个字符,所以dp[0][j] = j。

  • 如果word2为空(j=0),那么要转换成空串,只能不断删除word1前i个字符,所以dp[i][0] = i。

比如dp[0][3] = 3(空串转成3个字符,插入3次),dp[2][0] = 2(2个字符转成空串,删除2次)。

3. 推导状态转移方程

这是最关键的一步,我们分两种情况讨论:word1的第i个字符(word1[i-1])和word2的第j个字符(word2[j-1])是否相等。

情况1:word1[i-1] == word2[j-1]

此时,两个字符已经匹配,不需要做任何操作,最少操作数就等于"word1前i-1个字符转word2前j-1个字符"的操作数,即:

dp[i][j] = dp[i-1][j-1]

比如word1是"abc",word2是"adc",当i=3、j=3时,word1[2] = c,word2[2] = c,此时dp[3][3] = dp[2][2]。

情况2:word1[i-1] != word2[j-1]

此时需要进行插入、删除、替换三种操作中的一种,取这三种操作的最少步骤即可,对应三个方向的状态:

  • 删除操作:删除word1的第i个字符,此时dp[i][j] = dp[i-1][j] + 1(删除1次,加上之前的操作数)。

  • 插入操作:在word1的第i个字符后插入一个和word2[j-1]相同的字符,此时dp[i][j] = dp[i][j-1] + 1(插入1次,加上之前的操作数)。

  • 替换操作:将word1的第i个字符替换成word2[j-1],此时dp[i][j] = dp[i-1][j-1] + 1(替换1次,加上之前的操作数)。

所以,状态转移方程为:

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

三、完整代码实现(TypeScript)

结合上面的思路,直接上代码,每一行都加了详细注释,对应我们拆解的逻辑:

typescript 复制代码
function minDistance(word1: string, word2: string): number {
  let n = word1.length; // word1的长度
  let m = word2.length; // word2的长度

  // 边界情况:有一个字符串为空串,操作数就是另一个字符串的长度
  if (n * m == 0) {
    return n + m;
  }

  // 初始化dp数组:n+1行(word1的0~n个字符),m+1列(word2的0~m个字符)
  const dp: number[][] = Array.from({ length: n + 1 }, () => new Array(m + 1));

  // 边界状态初始化:word2为空时,dp[i][0] = i(删除i次)
  for (let i = 0; i < n + 1; i++) {
    dp[i][0] = i;
  }
  // 边界状态初始化:word1为空时,dp[0][j] = j(插入j次)
  for (let j = 0; j< m + 1; j++) {
    dp[0][j] = j;
  }

  // 填充dp数组:遍历所有i和j,计算每个dp[i][j]的值
  for (let i = 1; i < n + 1; i++) {
    for (let j = 1; j < m + 1; j++) {
      // 左:删除操作,dp[i-1][j] + 1
      let left = dp[i - 1][j] + 1;
      // 下:插入操作,dp[i][j-1] + 1
      let down = dp[i][j - 1] + 1;
      // 左下:替换/不操作,先取dp[i-1][j-1]
      let left_down = dp[i - 1][j - 1];
      // 字符不相等时,替换操作需要+1
      if (word1.charAt(i - 1) != word2.charAt(j - 1)) {
        left_down += 1;
      }
      // 取三种操作的最小值,赋值给dp[i][j]
      dp[i][j] = Math.min(left, Math.min(down, left_down));
    }
  }

  // dp[n][m]就是word1完整转word2的最少操作数
  return dp[n][m];
};

四、代码解析与易错点提醒

1. 易错点1:边界条件的判断

当n*m == 0时,说明其中一个字符串长度为0,此时直接返回n+m即可,不用再初始化dp数组,节省时间。比如word1为空,word2长度为5,返回5(插入5次)。

2. 易错点2:dp数组的初始化

dp数组的长度是n+1和m+1,因为要包含"0个字符"的情况,比如dp[0][0] = 0(两个空串,无需操作)。

3. 易错点3:字符串下标与dp数组下标的对应

dp[i][j]对应word1[0...i-1]和word2[0...j-1],所以取字符时要用word1.charAt(i-1)和word2.charAt(j-1),千万别写成i和j,否则会越界。

五、总结:这道题的核心价值

编辑距离是动态规划的经典应用,它的核心思想是"用子问题的最优解推导原问题的最优解"。这道题的关键不是记住代码,而是理解:

  • 如何定义dp数组,让它能表示"子问题的最优解";

  • 如何根据题意,找到边界条件(极端情况);

  • 如何分析不同场景,推导状态转移方程。

学会这道题后,再遇到类似的"最少操作""最优路径"类动态规划题,思路会清晰很多。比如字符串匹配、最长公共子序列等,都能用到类似的思维。

相关推荐
AI科技星1 小时前
精细结构常数α作为SI 7大基本量纲统一耦合常数的量子几何涌现理论
算法·机器学习·数学建模·数据挖掘·量子计算
小呆呆6662 小时前
Codex 穷鬼大救星
前端·人工智能·后端
txzrxz2 小时前
动态规划——背包问题
算法·动态规划
Yingye Zhu(HPXXZYY)2 小时前
洛谷 P15553 [CCPC 2025 哈尔滨站] 液压机
算法
当时只道寻常2 小时前
Vue3 + IntersectionObserver 实现高性能图片懒加载
前端
sakiko_3 小时前
UIKit学习笔记3-布局、滚动视图、隐藏或显示视图
前端·笔记·学习·objective-c·swift·uikit
谭欣辰3 小时前
LCS(最长公共子序列)详解
开发语言·c++·算法
m0_629494733 小时前
LeetCode 热题 100-----17.缺失的第一个正数
数据结构·算法·leetcode
Cando学算法3 小时前
鸽笼原理(抽屉原理)
c++·算法·学习方法