判断字符串是否相似-最小编辑距离优化

有一个需求,在一堆的字符串中,找出所有相似的字符串对。其中数据有这样的特点:大部分差异很大,一些字符串相等,另一些有个别字符不一样。后找到了一个算法:最小编辑算法。原理就不说了,需要的去百度一下。

当然,这个Edit distance算法的效率还是可以的,O(n^2),但我其实只需要判断是否相似(最终代价小于某个值minV),而不是差异有多大,因此想到优化方案:如果当前dp过程中,发现到终点的必经之路的代价最小值大于minV,则判断不相似,直接返回false。因此,需要找到必经之路,和计算最小值。

在经典的ED算法中,结构很简单,一个嵌套的循环和一个状态转移方程。

```java

for(int i=0;i<len1;i++)

for(int j=0;j<len2;j++)

a[i][j]=min(a[i-1][j]+1,a[i][j-1]+1,a[i-1][j-1]+(s1[i]==s2[j]?0:1));

```

大致下图的顺序


以获得最终代码为目标,这样差不多效率到了极致了。

但我不需要这么详细的结果。

回到之前的需要:必经之路和最小代价


显然,要到达红色位置,必然经过一个或多个黑色位置。

那么如果红色的代价至少不小于黑色代价的最小值。这不是显然的嘛...

当然,我们不能到终点了才判断,那就没意义了。往前扩展,可以得到下图


但是,这里黑色区域的最小代价是0,而已传统的ED算法,至少得算minV行才可能得到大于minV的代价。于是乎,修改一下遍历顺序:


这样,能很快得到第一个大于minV的必经之路最小代价。


需要计算两行的最小代价(黄线)如果这些最小代价均大于minV,则最终代价一定大于minV,判定为不相似。

有同学要问了,只计算黄线区域,万一边上的代价小于或等于minV呢?


蓝色minV,黄色minV+1,绿色minV+2

能看懂箭头吧:蓝色>=minV,否则边上的黑色(黄线)就不能保证>=minV+1,与黄线最小值大于minV不符。

效率比较:

造数据:生成500条随机数据f(len,max)(执行500*499/2次ED算法

len是随机字符串长度,max是每个字符的可能(或者说每个字符是1-minV中的一个)

如f(5,3)可能是31213

判断相似的最小代价minV

附上我的测试结果:(在公司服务器上测的,所有每次结果都不一样)

f(50,2) minV=5 标准ED耗时 2.7s 优化ED耗时1.2s 相似对 0

f(50,2) minV=10 标准ED耗时 2.1s 优化ED耗时2.5s 相似对 112

f(50,10) minV=10 标准ED耗时 2.3s 优化ED耗时0.6s 相似对 0

f(50,10) minV=10 标准ED耗时 2.1s 优化ED耗时0.9s 相似对 0

f(50,10) minV=50 标准ED耗时 2.1s 优化ED耗时3.1s 相似对 124750

结果符合预期:如果minV太大,优化ED更耗时,因为运行效率的系数更大(似乎差距不算太大)

在数据差异很大,并且minV远小于len时,效率有极大改善。

不错,很符合我的需求。bingo

(代码在公司服务器上,没法复制出来,就不贴出来了)

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