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LC583动态规划二维 DP · 删除操作状态表账本

两个字符串的删除操作

word1=sea,word2=eat 最少删除步数使相同。

题目是什么

word1=sea,word2=eat 最少删除步数使相同。

解决什么问题

当前格依赖哪些已知状态,为什么这些状态已经计算完成?

核心结论

LCS 变种:n+m-2*LCS;或删到相等编辑距离。

01交互算法精讲

先说结论:这道题到底解决什么

怎样从“word1=sea,word2=eat 最少删除步数使相同。”推导出 二维 DP · 删除操作,并证明每次状态变化都不会漏掉答案?

中心结论:LCS 变种:n+m-2*LCS;或删到相等编辑距离。

读完必须能回答
  1. 1.暴力方案在哪里重复计算,为什么仍然是正确基线?
  2. 2.当前格依赖哪些已知状态,为什么这些状态已经计算完成?
  3. 3.不变量“最终相同⇔保留 LCS,删其余。”为什么能保证算法安全前进?
02交互算法精讲

完整题目与题意拆解

给定两个单词 word1 和 word2,找到使得 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。

在本站主例中,word1=sea,word2=eat 最少删除步数使相同。

算法最终需要得到或观察:最少删除 2 步。

把题目翻译成状态
  • 输入:word1=sea,word2=eat 最少删除步数使相同。
  • 机器需要维护:dp[i][j] LCS/删除数。
  • 最终可观察结果:最少删除 2 步。
动画 1 · 题意扫描

先看清算法到底要维护什么

先建立输入、目标、输出和第一批状态,不急着进入模板。

Step 1/20%
题目与输入建立输入、目标与算法心智

插入/删除/替换

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03交互算法精讲

第一层方案:暴力做法

直接递归会反复求同一个子问题;动态规划把答案写入状态表并按依赖顺序复用。

暴力方案的价值是确认题意并提供正确性基线。它通常会覆盖所有候选, 但没有保存已经确认的信息,因此同一状态会被重新计算。

动画 2 · 暴力重复

重复工作究竟发生在哪里

把重复读取或重复搜索的区域明确标出,再决定优化必须保存什么。

Step 1/20%
先做对:建立暴力基线枚举所有候选并完整验证

插入/删除/替换

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优化方向:LCS 变种:n+m-2*LCS;或删到相等编辑距离。
04交互算法精讲

整体地图:先做什么,再做什么

  1. 1建模把输入翻译成“状态表账本”,明确答案需要观察什么。
  2. 2状态只维护 dp[i][j] LCS/删除数。
  3. 3转移每一步按照 LCS 变种:n+m-2*LCS;或删到相等编辑距离。
  4. 4收尾读取 最少删除 2 步。,并复核边界与复杂度。
05交互算法精讲

状态表账本:核心概念

先写清 dp 状态含义,再推导转移、初值和遍历顺序。

这道题不是为了记住一个组件名称,而是为了让状态具有可解释的语义:dp[i][j] LCS/删除数。

核心不变量
  • 最终相同⇔保留 LCS,删其余。
动画 3 · 核心概念

建立“状态表账本”心智模型

用主例建立核心状态,先预测下一步,再公开正确分支和理由。

Step 1/30%
题目与输入建立输入、目标与算法心智

插入/删除/替换

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06交互算法精讲

核心机制:状态如何一步步变化

从题目数据量级判断,此题一定是 O(n^2) 动态规划题。定义 `dp[i][j]` 表示 `word1[:i]` 与 `word2[:j]` 匹配所删除的最少步数。如果 `word1[:i-1]` 与 `word2[:j-1]` 匹配,那么 `dp[i][j] = dp[i-1][j-1]`。如果 `word1[:i-1]` 与 `word2[:j-1]` 不匹配,那么需要考虑删除一次,所以 `dp[i][j] = 1 + min(dp[i][j-1], dp[i-1][j])`。所以动态转移方程是:

$$dp[i][j] = \left\{\begin{matrix}dp[i-1][j-1]&, word1[i-1] == word2[j-1]\\ 1 + min(dp[i][j-1], dp[i-1][j])&, word1[i-1] \neq word2[j-1]\\\end{matrix}\right.$$

最终答案存储在 `dp[len(word1)][len(word2)]` 中。

LCS 变种:n+m-2*LCS;或删到相等编辑距离。

执行过程中持续维护:dp[i][j] LCS/删除数。

正确性依赖以下不变量:最终相同⇔保留 LCS,删其余。

面试时可以压缩为:LCS dp 或删除 dp O(mn)。

落到当前题,执行机制可以压缩为:LCS 变种:n+m-2*LCS;或删到相等编辑距离。每一次更新都必须保持核心不变量,而不是只让样例碰巧得到正确答案。

动画 4 · 机制构建

一次状态转移为什么成立

集中观察一次选择、计算和状态写回,让变量变化与原因同时出现。

Step 1/50%
dp[1][1]=1 (替换)min(delete, insert, replace)

比较 's' 与 'e'

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07交互算法精讲

正确性证明:为什么不会漏答案

初始化

初始化:算法开始时,全部合法候选仍在状态表示范围内;最终相同⇔保留 LCS,删其余。

保持

保持:执行“LCS 变种:n+m-2*LCS;或删到相等编辑距离。”时,只删除已经能证明不可能的候选,并把新信息写回 dp[i][j] LCS/删除数。

终止

终止:没有待处理状态或达到命中条件时,当前可观察结果就是“最少删除 2 步。”。

正确性抓手不是“样例跑通”,而是每一帧结束后仍能复述:最终相同⇔保留 LCS,删其余。
08交互算法精讲

完整执行过程

  1. 1题目与输入word1=sea,word2=eat 最少删除步数使相同。 因为:LCS 变种:n+m-2*LCS;或删到相等编辑距离。
  2. 2dp[1][1]=1 (替换)三种操作取 min。 因为:经典转移。
  3. 3预测下一步先不要看下一帧——根据当前不变量,预测算法接下来会怎么动。 因为:主动预测会暴露你对不变量的真实理解,比被动看动画有效得多。
  4. 4dp[2][1]=1 (匹配)三种操作取 min。 因为:经典转移。
  5. 5dp[2][3]=3 (替换)三种操作取 min。 因为:经典转移。
  6. 6dp[3][2]=1 (匹配)三种操作取 min。 因为:经典转移。
  7. 7编辑距离 2返回右下角。 因为:O(mn)。
  8. 8收尾与复杂度最少删除 2 步。 因为:时间 O(n) · 空间 O(1)。LCS 变种:n+m-2*LCS;或删到相等编辑距离。
动画 5 · 完整执行

从输入完整走到可观察结果

从主例第一帧运行到答案,时间轴始终显示当前状态、因果解释和下一步。

Step 1/80%
题目与输入建立输入、目标与算法心智

插入/删除/替换

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09交互算法精讲

把动画和 Go 代码逐行对应

代码窗口不会按容易漂移的固定数字行号硬绑动画,而是根据当前语义阶段, 在完整 Go 实现中定位选择、计算、写回或返回分支。当前变量与高亮行一起变化。

动画 6 · 代码映射

让每个动作都落到 Go 分支

重新执行关键分支,只显示当前代码附近窗口,并说明这行为什么在此刻运行。

Step 1/60%
dp[i][j] = 编辑距离init border

插入/删除/替换

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10交互算法精讲

完整 Go 提交代码与最小测试

完整 Go 解法
func minDistance(word1 string, word2 string) int {
	dp := make([][]int, len(word1)+1)
	for i := 0; i < len(word1)+1; i++ {
		dp[i] = make([]int, len(word2)+1)
	}
	for i := 0; i < len(word1)+1; i++ {
		dp[i][0] = i
	}
	for i := 0; i < len(word2)+1; i++ {
		dp[0][i] = i
	}
	for i := 1; i < len(word1)+1; i++ {
		for j := 1; j < len(word2)+1; j++ {
			if word1[i-1] == word2[j-1] {
				dp[i][j] = dp[i-1][j-1]
			} else {
				dp[i][j] = 1 + min(dp[i][j-1], dp[i-1][j])
			}
		}
	}
	return dp[len(word1)][len(word2)]
}

func min(x, y int) int {
	if x < y {
		return x
	}
	return y
}
最小测试集合
func main() {
    // 1. 主例
    //    输入:mode="edit-distance", a="sea", b="eat"
    //    期望:最少删除 2 步。
    //
    // 2. 失败 / 未命中
    //    检查:与编辑距离相关但只允许删。
    //
    // 3. 边界
    //    空输入、单元素、最小合法规模,以及答案恰好落在边界的情况。
    //
    // 4. 迁移
    //    LC72 编辑距离;LC1143 LCS
}

Go 参考实现基于 halfrost/LeetCode-Go 的 MIT 许可代码整理,并按本站教学结构补充解释与动画映射。

11交互算法精讲

正确性与复杂度

时间复杂度 O(n)

执行过程中只保留仍可能影响答案的状态。LCS 变种:n+m-2*LCS;或删到相等编辑距离。

空间复杂度 O(1)

额外状态主要用于维护:dp[i][j] LCS/删除数。

终局不变量
  • 最终相同⇔保留 LCS,删其余。
12交互算法精讲

最容易写错的地方

错误 1

与编辑距离相关但只允许删。

边界复查

必须额外检查空输入、单元素、未命中或不可达情况,以及恰好落在边界的输入。

13交互算法精讲

最后复盘:带走逻辑链

  1. 1题意word1=sea,word2=eat 最少删除步数使相同。
  2. 2重复直接递归会反复求同一个子问题;动态规划把答案写入状态表并按依赖顺序复用。
  3. 3优化LCS 变种:n+m-2*LCS;或删到相等编辑距离。
  4. 4证明最终相同⇔保留 LCS,删其余。
  5. 5复杂度时间 O(n),空间 O(1)
面试表达:LCS dp 或删除 dp O(mn)。
迁移练习
  • LC72 编辑距离
  • LC1143 LCS