算法基本原理:假設我們可以使用d[ i , j ]個步驟(可以使用一個二維數組保存這個值),表示將串s[ 1…i ] 轉換為 串t [ 1…j ]所需要的最少步驟個數,那么,在最基本的情況下,即在i等於0時,也就是說串s為空,那么對應的d[0,j] 就是 增加j個字符,使得s轉化為t,在j等於0時,也就是說串t為空,那么對應的d[i,0] 就是 減少 i個字符,使得s轉化為t。
然后我們考慮一般情況,加一點動態規划的想法,我們要想得到將s[1..i]經過最少次數的增加,刪除,或者替換操作就轉變為t[1..j],那么我們就必須在之前可以以最少次數的增加,刪除,或者替換操作,使得現在串s和串t只需要再做一次操作或者不做就可以完成s[1..i]到t[1..j]的轉換。所謂的“之前”分為下面三種情況:
1)我們可以在k個操作內將 s[1…i] 轉換為 t[1…j-1]
2)我們可以在k個操作里面將s[1..i-1]轉換為t[1..j]
3)我們可以在k個步驟里面將 s[1…i-1] 轉換為 t [1…j-1]
針對第1種情況,我們只需要在最后將 t[j] 加上s[1..i]就完成了匹配,這樣總共就需要k+1個操作。
針對第2種情況,我們只需要在最后將s[i]移除,然后再做這k個操作,所以總共需要k+1個操作。
針對第3種情況,我們只需要在最后將s[i]替換為 t[j],使得滿足s[1..i] == t[1..j],這樣總共也需要k+1個操作。而如果在第3種情況下,s[i]剛好等於t[j],那我們就可以僅僅使用k個操作就完成這個過程。
最后,為了保證得到的操作次數總是最少的,我們可以從上面三種情況中選擇消耗最少的一種最為將s[1..i]轉換為t[1..j]所需要的最小操作次數。
算法基本步驟:
(1)構造 行數為m+1 列數為 n+1 的矩陣 , 用來保存完成某個轉換需要執行的操作的次數,將串s[1..n] 轉換到 串t[1…m] 所需要執行的操作次數為matrix[n][m]的值;
(2)初始化matrix第一行為0到n,第一列為0到m。
Matrix[0][j]表示第1行第j-1列的值,這個值表示將串s[1…0]轉換為t[1..j]所需要執行的操作的次數,很顯然將一個空串轉換為一個長度為j的串,只需要j次的add操作,所以matrix[0][j]的值應該是j,其他值以此類推。
(3)檢查每個從1到n的s[i]字符;
(4)檢查每個從1到m的s[i]字符;
(5)將串s和串t的每一個字符進行兩兩比較,如果相等,則讓cost為0,如果不等,則讓cost為1(這個cost后面會用到);
(6)a、如果我們可以在k個操作里面將s[1..i-1]轉換為t[1..j],那么我們就可以將s[i]移除,然后再做這k個操作,所以總共需要k+1個操作。
b、如果我們可以在k個操作內將 s[1…i] 轉換為 t[1…j-1] ,也就是說d[i,j-1]=k,那么我們就可以將 t[j] 加上s[1..i],這樣總共就需要k+1個操作。
c、如果我們可以在k個步驟里面將 s[1…i-1] 轉換為 t [1…j-1],那么我們就可以將s[i]轉換為 t[j],使得滿足s[1..i] == t[1..j],這樣總共也需要k+1個操作。(這里加上cost,是因為如果s[i]剛好等於t[j],那么就不需要再做替換操作,即可滿足,如果不等,則需要再做一次替換操作,那么就需要k+1次操作)
因為我們要取得最小操作的個數,所以我們最后還需要將這三種情況的操作個數進行比較,取最小值作為d[i,j]的值;
d、然后重復執行3,4,5,6,最后的結果就在d[n,m]中;
圖解:
圖解過程如下:
step 1:初始化如下矩陣
step 2:從源串的第一個字符(“j”)開始,從上至下與目標串進行對比
如果兩個字符相等,則在從此位置的左,上,左上三個位置中取出最小的值;若不等,則在從此位置的左,上,左上三個位置中取出最小的值再加上1;
第一次,源串第一個字符“j” 與目標串的“j”對比,左,上,左上三個位置中取出最小的值0,因為兩字符相等,所以加上0;接着,依次對比“j”→“e”,“j”→“r”,“j”→“r”,,“j”→“y” 到掃描完目標串。
step 3:遍歷整個源串與目標串對比:
step 4:掃描完最后一列,則最后一個為最短編輯距離:
求出編輯距離,那么兩個字符串的相似度 Similarity = (Max(x,y) - Levenshtein)/Max(x,y),其中 x,y 為源串和目標串的長度。
核心代碼如下:
public class LevenshteinDistance { private static LevenshteinDistance _instance = null; public static LevenshteinDistance Instance { get { if (_instance == null) { return new LevenshteinDistance(); } return _instance; } } public int LowerOfThree(int first, int second, int third) { int min = first; if (second < min) min = second; if (third < min) min = third; return min; } public int Compare_Distance(string str1, string str2) { int[,] Matrix; int n = str1.Length; int m = str2.Length; int temp = 0; char ch1; char ch2; int i = 0; int j = 0; if (n == 0) { return m; } if (m == 0) { return n; } Matrix = new int[n + 1, m + 1]; for (i = 0; i <= n; i++) { Matrix[i, 0] = i; } for (j = 0; j <= m; j++) { Matrix[0, j] = j; } for (i = 1; i <= n; i++) { ch1 = str1[i - 1]; for (j = 1; j <= m; j++) { ch2 = str2[j - 1]; if (ch1.Equals(ch2)) { temp = 0; } else { temp = 1; } Matrix[i, j] = LowerOfThree(Matrix[i - 1, j] + 1, Matrix[i, j - 1] + 1, Matrix[i - 1, j - 1] + temp); } } return Matrix[n, m]; } public decimal LevenshteinDistancePercent(string str1, string str2) { int maxLenth = str1.Length > str2.Length ? str1.Length : str2.Length; int val = Compare_Distance(str1, str2); return 1 - (decimal)val / maxLenth; } }