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hello-algo/ko/codes/csharp/chapter_dynamic_programming/edit_distance.cs
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142 lines
5.5 KiB
C#

/**
* File: edit_distance.cs
* Created Time: 2023-07-14
* Author: hpstory ([email protected])
*/
namespace hello_algo.chapter_dynamic_programming;
public class edit_distance {
/* 편집 거리: 완전 탐색 */
int EditDistanceDFS(string s, string t, int i, int j) {
// s와 t가 모두 비어 있으면 0을 반환한다
if (i == 0 && j == 0)
return 0;
// s가 비어 있으면 t의 길이를 반환한다
if (i == 0)
return j;
// t가 비어 있으면 s의 길이를 반환한다
if (j == 0)
return i;
// 두 문자가 같으면 두 문자를 바로 건너뛴다
if (s[i - 1] == t[j - 1])
return EditDistanceDFS(s, t, i - 1, j - 1);
// 최소 편집 횟수 = 삽입, 삭제, 교체 세 연산에 대한 최소 편집 횟수 + 1
int insert = EditDistanceDFS(s, t, i, j - 1);
int delete = EditDistanceDFS(s, t, i - 1, j);
int replace = EditDistanceDFS(s, t, i - 1, j - 1);
// 최소 편집 횟수를 반환한다
return Math.Min(Math.Min(insert, delete), replace) + 1;
}
/* 편집 거리: 메모이제이션을 이용한 탐색 */
int EditDistanceDFSMem(string s, string t, int[][] mem, int i, int j) {
// s와 t가 모두 비어 있으면 0을 반환한다
if (i == 0 && j == 0)
return 0;
// s가 비어 있으면 t의 길이를 반환한다
if (i == 0)
return j;
// t가 비어 있으면 s의 길이를 반환한다
if (j == 0)
return i;
// 기록이 이미 있으면 해당 값을 바로 반환한다
if (mem[i][j] != -1)
return mem[i][j];
// 두 문자가 같으면 두 문자를 바로 건너뛴다
if (s[i - 1] == t[j - 1])
return EditDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j - 1);
// 최소 편집 횟수 = 삽입, 삭제, 교체 세 연산에 대한 최소 편집 횟수 + 1
int insert = EditDistanceDFSMem(s, t, mem, i, j - 1);
int delete = EditDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j);
int replace = EditDistanceDFSMem(s, t, mem, i - 1, j - 1);
// 최소 편집 횟수를 기록하고 반환한다
mem[i][j] = Math.Min(Math.Min(insert, delete), replace) + 1;
return mem[i][j];
}
/* 편집 거리: 동적 계획법 */
int EditDistanceDP(string s, string t) {
int n = s.Length, m = t.Length;
int[,] dp = new int[n + 1, m + 1];
// 상태 전이: 첫 번째 행과 첫 번째 열
for (int i = 1; i <= n; i++) {
dp[i, 0] = i;
}
for (int j = 1; j <= m; j++) {
dp[0, j] = j;
}
// 상태 전이: 나머지 행과 열
for (int i = 1; i <= n; i++) {
for (int j = 1; j <= m; j++) {
if (s[i - 1] == t[j - 1]) {
// 두 문자가 같으면 두 문자를 바로 건너뛴다
dp[i, j] = dp[i - 1, j - 1];
} else {
// 최소 편집 횟수 = 삽입, 삭제, 교체 세 연산에 대한 최소 편집 횟수 + 1
dp[i, j] = Math.Min(Math.Min(dp[i, j - 1], dp[i - 1, j]), dp[i - 1, j - 1]) + 1;
}
}
}
return dp[n, m];
}
/* 편집 거리: 공간을 최적화한 동적 계획법 */
int EditDistanceDPComp(string s, string t) {
int n = s.Length, m = t.Length;
int[] dp = new int[m + 1];
// 상태 전이: 첫 번째 행
for (int j = 1; j <= m; j++) {
dp[j] = j;
}
// 상태 전이: 나머지 행
for (int i = 1; i <= n; i++) {
// 상태 전이: 첫 번째 열
int leftup = dp[0]; // dp[i-1, j-1]을 임시로 저장한다
dp[0] = i;
// 상태 전이: 나머지 열
for (int j = 1; j <= m; j++) {
int temp = dp[j];
if (s[i - 1] == t[j - 1]) {
// 두 문자가 같으면 두 문자를 바로 건너뛴다
dp[j] = leftup;
} else {
// 최소 편집 횟수 = 삽입, 삭제, 교체 세 연산에 대한 최소 편집 횟수 + 1
dp[j] = Math.Min(Math.Min(dp[j - 1], dp[j]), leftup) + 1;
}
leftup = temp; // 다음 반복의 dp[i-1, j-1]로 갱신한다
}
}
return dp[m];
}
[Test]
public void Test() {
string s = "bag";
string t = "pack";
int n = s.Length, m = t.Length;
// 완전 탐색
int res = EditDistanceDFS(s, t, n, m);
Console.WriteLine("변경: " + s + " → " + t + " 변경에 필요한 최소 편집 횟수: " + res + " 회");
// 메모이제이션을 이용한 탐색
int[][] mem = new int[n + 1][];
for (int i = 0; i <= n; i++) {
mem[i] = new int[m + 1];
Array.Fill(mem[i], -1);
}
res = EditDistanceDFSMem(s, t, mem, n, m);
Console.WriteLine("변경: " + s + " → " + t + " 변경에 필요한 최소 편집 횟수: " + res + " 회");
// 동적 계획법
res = EditDistanceDP(s, t);
Console.WriteLine("변경: " + s + " → " + t + " 변경에 필요한 최소 편집 횟수: " + res + " 회");
// 공간을 최적화한 동적 계획법
res = EditDistanceDPComp(s, t);
Console.WriteLine("변경: " + s + " → " + t + " 변경에 필요한 최소 편집 횟수: " + res + " 회");
}
}