DNA序列编辑问题 | 豆包MarsCode AI刷题

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问题描述

小R正在研究DNA序列,他需要一个函数来计算将一个受损DNA序列(dna1)转换成一个未受损序列(dna2)所需的最少编辑步骤。编辑步骤包括:增加一个碱基、删除一个碱基或替换一个碱基。

测试样例

样例1:

输入:dna1 = "AGT",dna2 = "AGCT" 输出:1

样例2:

输入:dna1 = "AACCGGTT",dna2 = "AACCTTGG" 输出:4

样例3:

输入:dna1 = "ACGT",dna2 = "TGC" 输出:3

样例4:

输入:dna1 = "A",dna2 = "T" 输出:1

样例5:

输入:dna1 = "GGGG",dna2 = "TTTT" 输出:4

解题思路

这道题目属于经典的动态规划算法题(“编辑距离”)。

首先来解释下“编辑距离”: 所谓“编辑距离”就是给定我们两个字符串 s1 和 s2,只能用三种操作(增加1个字符、删除一个字符或替换一个字符),让我们把 s1 变成 s2,其最少的操作数。

我们定义二维数组dp ,dp[i][j]表示字符串s1[1...i]和s2[1...j]之间的编辑距离(这里我默认索引从1开始) 那么我们现在就可以先来分析两种情况:

  1. s1[i] == s2[j]
if s1[i] == s2[j]: # 啥都不做 
    return dp[i-1][j-1]
    # 解释: # 本来就相等,不需要任何操作 
    # s1[0..i] 和 s2[0..j] 的最小编辑距离等于 
    # s1[0..i-1] 和 s2[0..j-1] 的最小编辑距离 
    # 也就是说 dp(i, j) 等于 dp(i-1, j-1)

2.s1[i] != s2[j]

那么就要考虑一下三种情况:

dp[i - 1][j - 1]+1 #replace 
dp[i][ j - 1]+1 #insert
dp[i - 1][ j]+1 #delete

上面哪个小,dp[i][j]就取谁。 最后返回dp[m][n]即可(m,n分别是s1,s2的长度)

完整代码

def solution(dna1, dna2):
    m, n = len(dna1), len(dna2)
    dp = [[0] * (n + 1) for _ in range(m + 1)]

    for i in range(m + 1):
        dp[i][0] = i
    for j in range(n + 1):
        dp[0][j] = j

    for i in range(1, m + 1):
        for j in range(1, n + 1):
            if dna1[i - 1] == dna2[j - 1]:
                dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1]
            else:
                dp[i][j] = 1 + min(dp[i - 1][j],    # Deletion
                                   dp[i][j - 1],    # Insertion
                                   dp[i - 1][j - 1] # Substitution
                                  )

    return dp[m][n]

如有疏漏,欢迎指正!