華為校招第三題:字串變換最小費用(動態規劃DP問題)
題目:
給出兩個字串A,B。將A字串轉化為B字串,轉化一共有兩種方式:刪除連續的n個字元,一次操作費用為2。增加連續的n個字元(增加的字元是什麼由你決定),一次操作費用為n+2。求把A變為B最小費用。
輸入:
第一行輸入一個正整數T(1 <= T <= 10),表示有T組測試資料。
對於每組測試資料:
兩行字串A, B(字串長度不超過2000,字元僅包含小寫字母)
輸出:
對於每組測試資料,輸出一行一個整數,表示最小費用。
樣例輸入:
2
dsafsadfadf
fdfd
aaaaaaaa
bbbbbbbb
樣例輸出:
7
12
答案提示:
“dsafsadfadf” 變成 “fdfd” 最少的代價的一種方法是:
1. “dsafsadfadf” -> “f” 刪除連續的10個,代價2
2. “f” -> “fdfd” 增加連續的3個(”dfd”),代價為3 + 2 = 5
總共的最小代價為2 + 5 = 7,其他方法的代價都不小於7
“aaaaaaaa” 變成 “bbbbbbbb” 最小代價的一種方法是:
1. “aaaaaaaa” 全部刪除,代價2
2. 增加8個連續的’b’,代價10
總共的最小代價為2 + 10 = 12
注意,有些最優的方案可能要做多次的刪除和增加操作,不限於兩次。
這是一個比較典型的動態規劃的題目:
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Scanner sc=new Scanner(System.in);
int a=sc.nextInt();
String[] buff=new String[a*2];
int i=0;
sc.nextLine(); //為了清除到 nextInt擷取之後的空格
//sc.next()方法是以換行或者空格符為分界線接收下一個String型別變數
while(true)
{
buff[i]=sc.nextLine();
System.out.println("除錯: "+buff[i]);
i+=1;
if(a*2==i) break;
}
for(int j=0 ;j<a;j++)
{
System.out.println(GetMinExpenses(buff[j*2],buff[j*2+1]));
}
}
public static int DEL = -1;
public static int ORIGAL = 0;
public static int ADD = 1;
public static int getAddCount(int f, int type) {
int minCost;
if (type == ADD) {
minCost = f + 1;
} else {
minCost = f + 3;
}
return minCost;
}
public static int getDelCount(int f, int type) {
int minCost = 0;
if (type == DEL) {
minCost = f + 0;
} else {
minCost = f + 2;
}
return minCost;
}
public static int getMin(int a, int b) {
return a < b ? a : b;
}
public static int GetMinExpenses(String aString, String bString) {
int[][] f = new int[aString.length() + 1][bString.length() + 1];//f[i][j] 從a[i] -> b[j]的最小代價
f[0][0] = 0;
int operator[][] = new int[aString.length() + 1][bString.length() + 1];//用於記錄操作
for (int i = 1; i < aString.length() + 1; i++) {
f[i][0] = 2;
operator[i][0] = DEL;
}
for (int i = 1; i < bString.length() + 1; i++) {
f[0][i] = 2 + i;
operator[0][i] = ADD;
}
int type = ORIGAL;
for (int i = 1; i < aString.length() + 1; i++) {
// System.out.println();
for (int j = 1; j < bString.length() + 1; j++) {
// System.out.print(minCost + "_" + operator[i][j] + " ");
int tempType;
int cost = 0;
if (aString.charAt(i - 1) != bString.charAt(j - 1))
{
cost = 5;
}
int minCost;
int delCount = getDelCount(f[i - 1][j], operator[i - 1][j]);
/*
*
* // getDelCount(f,type)
if (type == DEL) {
minCost = f + 0;
} else {
minCost = f + 2;
}
// 看她 前面的 是不是 DEL,如果是,那個再把這個字母代價 刪到 ,需要增加的代價就為 0
*/
int addCount = getAddCount(f[i][j - 1], operator[i][j - 1]);
/*
* //getAddCount(f,type)
if (type == ADD) {
minCost = f + 1;
} else {
minCost = f + 3;
}
*/
if (delCount >= addCount)
{
operator[i][j] = ADD;
minCost = addCount;
}
else
{
operator[i][j] = DEL;
minCost = delCount;
}
if (minCost > f[i - 1][j - 1] + cost)
{
operator[i][j] = ORIGAL;
minCost = f[i - 1][j - 1] + cost;
}
f[i][j] = minCost;
}
// System.out.println("");
}
return f[aString.length()][bString.length()];
}
}
在做動態規劃的題目的時候,需要明白自己需要建幾張二維表,以及二維表的實際物理意義。將原文題,遞迴到子問題。這樣可以寫出遞迴方程。
資料結構 和 遞迴方程便是程式的兩個重要部分。
如程式碼所示: f[i][j]表示 從a[i] -> b[j]的最小代價,以 “dsafsadfadf” 變成 “fdfd” 為例:
f的陣列的內容如下:
j\i | f | d | f | d | ||
---|---|---|---|---|---|---|
1 | 2 | 3 | 4 | |||
0 | 0 | 0 | 3 | 4 | 5 | 6 |
1 | d | 2 | 5 | 3 | 6 | 6 |
2 | s | 2 | ||||
3 | a | 2 | ||||
4 | f | 2 | ||||
5 | s | 2 | ||||
6 | a | 2 | ||||
7 | d | 2 | ||||
8 | f | 2 | ||||
9 | a | 2 | ||||
10 | d | 2 | ||||
11 | f | 2 |
operate陣列內容如下:
j\i | f | d | f | d | |
---|---|---|---|---|---|
1 | 2 | 3 | 4 | ||
0 | 0 | ADD | ADD | ADD | ADD |
1 | d | DEL | ADD | ORIGAL | ADD |
2 | s | DEL | |||
3 | a | DEL | |||
4 | f | DEL | |||
5 | s | DEL | |||
6 | a | DEL | |||
7 | d | DEL | |||
8 | f | DEL | |||
9 | a | DEL | |||
10 | d | DEL | |||
11 | f | DEL |
cost=5 為一個常量,含義是由A 到B 如果兩個字元不等。那麼他所消耗的代價就為5。(刪除一個代價為2,增加一個為5) 如果字元相等,那麼他的代價就為0.
結合程式碼 以d到f 為例。有d 到f 有三種路徑可以走。
初始條件: 由d 到0 ,消耗的代價為 2
由 0到 f ,消耗的代價為 3
考慮問題的遞迴性:
1.先刪除d,那麼需要進行add f 操作,得到 f : 代價為 2+3
2.先增加f,那麼需要進行DEL d 操作,得到f: 代價為 3+2
在這兩個操作的時候考慮到遞推問題的上一個狀態,她的前一狀態是 DEL,還是ADD
3.第三種狀態就是,不管子問題,就是直接刪除一個,加一個,為5.
從左到右為 ADD狀態,從上到下為DEL狀態。ORIGAL,為對角線過來的資料,也就是說,不考慮這個字母的前一個狀態。
遞迴方程如下:
最右下角的值,就是我們要求得最小代價。