【动态规划】字符串编辑距离(Levenshtein距离)算法

基本介绍
Levenshtein距离是一种计算两个字符串间的差异程度的字符串度量(string metric)。我们可以认为Levenshtein距离就是从一个字符串修改到另一个字符串时,其中编辑单个字符(比如修改、插入、删除)所需要的最少次数。俄罗斯科学家Vladimir Levenshtein于1965年提出了这一概念。
简单例子
从字符串“kitten”修改为字符串“sitting”只需3次单字符编辑操作,如下:

  • sitten ( k -> s )
  • sittin ( e -> i )
  • sitting ( _ -> g )
因此“kitten”和“sitting”的Levenshtein距离为3。
实现思想
如何编程实现这一算法呢?许多人试图用矩阵来解释,但实际上矩阵是最终可视化的工具,配合理解“为什么”比较方便,但从矩阵却比较难想到“怎么做”。
我们试图找到“从字符串A修改到字符串B”这一问题的子解结构。当然反过来说“从字符串B修改到字符串A”和它是同一个问题,因为从A中删掉一个字符来匹配B,就相当于在B中插入一个字符来匹配A,这两个操作是可以互相转化的。
假设字符序列A[1…i]、B[1…j]分别是字符串A、B的前i、j个字符构成的子串,我们得到一个子问题是“从字符串A[1…i]修改到字符串B[1…j]”:
【动态规划】字符串编辑距离(Levenshtein距离)算法
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① 插入操作: 当将]A[1…i]修改成B[1…j?1]需要操作数为op1,那么我插入一个字符A[i’]=B[i]到A[i]和A[i+1]之间,用以匹配B[i],于是A[1…i]修改到B[1…j]所需操作数为op1?? +1。
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② 删除操作: 当将A[1…i?1]修改成B[1…j]需要操作数为op2 ,那么我删掉字符A[i]也可以op?2?? +1的操作数使两个子字符串匹配:
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③ 修改操作: 如果A[1…i?1]修改成B[1…j?1]所需操作数为op?3?? 的话,我将字符A[i]A[i]替换成A[i?′]=B[j],就可以op?3? +1的操作数完成:
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但如果此时字符A[i]==B[j]的话,则不需要进行修改操作,操作数仍为op?3?? 。
综上所述,我们将字符串A[1…i]修改成字符串B[1…j]所需操作为 min{ op?1? +1, op?2?? +1, op?3??+1?(a?i?? ≠b?i?? )?? },其中1?(a?i?? ≠b?i?? )?? 代表当a?i?? ≠b?i?? 时取值1,否则取值为0。
数学定义 数学上,我们定义两个字符串A和B间的Levenshtein距离为levA, B?? (a, b),其中a、b分别为字符串A、B的长度,而
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代码
【【动态规划】字符串编辑距离(Levenshtein距离)算法】这题思路明白了,代码自然就会写了(事实上代码也很短)
#include #define max(x,y) (x>y?x:y) #define min(x,y) (x

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