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LeetCode: Word Break II 解题报告
Word Break II
Given a string s and a dictionary of words dict, add spaces in s toconstruct a sentence where each word is a valid dictionaryword.
Return all such possible sentences.
For example, given
s = "catsanddog",
dict = ["cat", "cats", "and", "sand", "dog"].
A solution is ["cats and dog", "cat sand dog"].
解答1 (dfs)：
让我们来继续切切切吧！
本题与上一题Word Break思路类似，但是一个是DP,一个是DFS。
让我们来回顾一下DP与DFS的区别：
DP是Bottom-up 而DFS是TOP-DOWN.
在本题的DFS中，我们这样定义：
用刀在字符串中切一刀。左边是i个字符，右边是len-i个字符。
i: 1- len
如果：左边是字典里的词，右边是可以wordbreak的，那么把左边的字符串加到右边算出来的List中，生成新的list返回。
1. Base case:
当输入字符串为空的时候，应该给出一个空解。这个很重要，否则这个递归是不能运行的。
2. 递归的时候，i应该从1开始递归，因为我们要把这个问题分解为2个部分，如果你左边给0，那就是死循环。
记忆：
为了加快DFS的速度，我们应该添加记忆，也就是说，算过的字符串不要再重复计算。举例子：
apple n feng
app len feng
如果存在以上2种划分，那么feng这个字符串会被反复计算，在这里至少计算了2次。我们使用一个Hashmap把对应字符串的解记下来，这样就能避免重复的计算。否则这一道题目会超时。
解答2： dfs2：
参考了http://blog.csdn.net/fightforyourdream/article/details/38530983的解法，我们仍然使用主页君用了好多次的递归模板。但是在LeetCode中超时，在进入DFS时加了一个『判断是不是wordBreak』的判断，终于过了。这是一种DFS+剪枝的解法
解答3： dfs3：
感谢http://fisherlei.blogspot.com/2013/11/leetcode-wordbreak-ii-solution.html的解释，我们可以加一个boolean的数组，b[i]表示从i到len的的字串可不可以进行word break. 如果我们在当前根本没有找到任何的word， 也就表明这一串是不能word break的，记一个false在数组里。这样下次进入dfs这里的时候，直接就返回一个false.通过这个剪枝我们也可以减少复杂度。
1 package Algorithms.dp; 2 3 4 import java.util.ArrayList; 5 import java.util.HashMap; 6 import java.util.HashSet; 7 import java.util.List; 8 import java.util.Set; 9 10 public class WordBreak2 { 11 public static void main(String[] strs) { 12 String s = "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa"; 13 Set<String> dict = new HashSet<String>(); 14 dict.add("bin"); 15 dict.add("apple"); 16 dict.add("app"); 17 dict.add("le"); 18 dict.add("aaaaaa"); 19 dict.add("aaaaa"); 20 dict.add("aaaa"); 21 dict.add("aaa"); 22 dict.add("aa"); 23 dict.add("a"); 24 dict.add("aaaaaaa"); 25 dict.add("aaaaaaaa"); 26 dict.add("aaaaaaaaa"); 27 28 System.out.println("Test"); 29 30 Algorithms.permutation.Stopwatch timer1 = new Algorithms.permutation.Stopwatch(); 31 32 // 递归模板，加剪枝 33 List<String> list = wordBreak(s, dict); 34 35 System.out 36 .println("Computing time with dfs and cut branch used as Queue/Deque: " 37 + timer1.elapsedTime() + " millisec."); 38 39 Algorithms.permutation.Stopwatch timer2 = new Algorithms.permutation.Stopwatch(); 40 41 // HASH保存记忆 42 wordBreak1(s, dict); 43 44 System.out 45 .println("Computing time with ArrayDeque used as Queue/Deque: " 46 + timer2.elapsedTime() + " millisec."); 47 48 Algorithms.permutation.Stopwatch timer3 = new Algorithms.permutation.Stopwatch(); 49 50 // DFS+ 剪枝 3: 设置Flag 变量 51 //http://fisherlei.blogspot.com/2013/11/leetcode-wordbreak-ii-solution.html 52 wordBreak3(s, dict); 53 54 System.out 55 .println("Computing time with ArrayDeque used as Queue/Deque: " 56 + timer3.elapsedTime() + " millisec."); 57 58 //System.out.println(list.toString()); 59 } 60 61 // 我们用DFS来解决这个问题吧 62 public static List<String> wordBreak1(String s, Set<String> dict) { 63 HashMap<String, List<String>> map = new HashMap<String, List<String>>(); 64 if (s == null || s.length() == 0 || dict == null) { 65 return null; 66 } 67 68 return dfs(s, dict, map); 69 } 70 71 // 解法1：我们用DFS来解决这个问题吧 72 public static List<String> dfs(String s, Set<String> dict, HashMap<String, List<String>> map) { 73 if (map.containsKey(s)) { 74 return map.get(s); 75 } 76 77 List<String> list = new ArrayList<String>(); 78 int len = s.length(); 79 80 if (len == 0) { 81 list.add(""); 82 } else { 83 // i 表示左边字符串的长度 84 for (int i = 1; i <= len; i++) { 85 String sub = s.substring(0, i); 86 87 // 左边的子串可以为空，或是在字典内 88 if (!dict.contains(sub)) { 89 continue; 90 } 91 92 // 字符串划分为2边，计算右边的word break. 93 List<String> listRight = dfs(s.substring(i, len), dict, map); 94 95 // 右边不能break的时候，我们跳过. 96 if (listRight.size() == 0) { 97 continue; 98 } 99 100 // 把左字符串加到右字符串中，形成新的解.101 for (String r: listRight) {102 StringBuilder sb = new StringBuilder();103 sb.append(sub);104 if (i != 0 && i != len) {105 // 如果左边为空，或是右边为空，不需要贴空格106 sb.append(" ");107 }108 sb.append(r);109 list.add(sb.toString());110 }111 }112 }113 114 map.put(s, list);115 return list;116 }117 118 /*119 // 解法2：我们用普通的递归模板来试一下。120 */121 122 // 我们用DFS来解决这个问题吧 123 public static List<String> wordBreak(String s, Set<String> dict) {124 if (s == null || s.length() == 0 || dict == null) {125 return null;126 }127 128 List<String> ret = new ArrayList<String>();129 130 // 记录切割过程中生成的字母131 List<String> path = new ArrayList<String>();132 133 dfs2(s, dict, path, ret, 0);134 135 return ret;136 }137 138 // 我们用DFS模板来解决这个问题吧 139 public static void dfs2(String s, Set<String> dict, 140 List<String> path, List<String> ret, int index) {141 int len = s.length();142 if (index == len) {143 // 结束了。index到了末尾144 StringBuilder sb = new StringBuilder();145 for (String str: path) {146 sb.append(str);147 sb.append(" ");148 }149 // remove the last " "150 sb.deleteCharAt(sb.length() - 1);151 ret.add(sb.toString());152 return;153 }154 155 // 如果不加上这一行会超时。就是说不能break的时候，可以直接返回156 // 但这也许只是一个treak, 其实这种方法还是不大好。157 if (!iswordBreak(s.substring(index), dict)) {158 return;159 }160 161 for (int i = index; i < len; i++) {162 // 注意这些索引的取值。左字符串的长度从0到len163 String left = s.substring(index, i + 1);164 if (!dict.contains(left)) {165 // 如果左字符串不在字典中，不需要继续递归166 continue;167 }168 169 path.add(left);170 dfs2(s, dict, path, ret, i + 1);171 path.remove(path.size() - 1);172 }173 }174 175 public static boolean iswordBreak(String s, Set<String> dict) {176 if (s == null) {177 return false;178 }179 180 int len = s.length();181 if (len == 0) {182 return true;183 }184 185 boolean[] D = new boolean[len + 1];186 187 // initiate the DP. 注意，这里设置为true是不得已，因为当我们划分字串为左边为0，右边为n的时候，188 // 而右边的n是一个字典string,那么左边必然要设置为true，才能使结果为true。所以空字符串我们需要189 // 认为true190 D[0] = true;191 192 // D[i] 表示i长度的字符串能否被word break.193 for (int i = 1; i <= len; i++) {194 // 把子串划分为2部分，分别讨论, j 表示左边的字符串的长度195 // 成立的条件是：左边可以break, 而右边是一个字典单词196 D[i] = false;197 for (int j = 0; j < i; j++) {198 if (D[j] && dict.contains(s.substring(j, i))) {199 // 只要找到任意一个符合条件，我们就可以BREAK; 表示我们检查的200 // 这一个子串符合题意201 D[i] = true;202 break;203 }204 }205 }206 207 return D[len];208 }209 210
1 /* 2 // 解法3：重新剪枝。 3 */ 4 // 我们用DFS来解决这个问题吧 5 public static List<String> wordBreak(String s, Set<String> dict) { 6 if (s == null || s.length() == 0 || dict == null) { 7 return null; 8 } 9 10 List<String> ret = new ArrayList<String>();11 12 // 记录切割过程中生成的字母13 List<String> path = new ArrayList<String>();14 15 int len = s.length();16 17 // 注意：一定要分配 Len+1 否则会爆哦.18 boolean canBreak[] = new boolean[len + 1];19 for (int i = 0; i < len + 1; i++) {20 canBreak[i] = true;21 }22 23 dfs3(s, dict, path, ret, 0, canBreak);24 25 return ret;26 }27 28 // 我们用DFS模板来解决这个问题吧 29 public static void dfs3(String s, Set<String> dict, 30 List<String> path, List<String> ret, int index,31 boolean canBreak[]) {32 int len = s.length();33 if (index == len) {34 // 结束了。index到了末尾35 StringBuilder sb = new StringBuilder();36 for (String str: path) {37 sb.append(str);38 sb.append(" ");39 }40 // remove the last " "41 sb.deleteCharAt(sb.length() - 1);42 ret.add(sb.toString());43 return;44 }45 46 // if can‘t break, we exit directly.47 if (!canBreak[index]) {48 return;49 }50 51 for (int i = index; i < len; i++) {52 // 注意这些索引的取值。左字符串的长度从0到len53 String left = s.substring(index, i + 1);54 if (!dict.contains(left) || !canBreak[i + 1]) {55 // 如果左字符串不在字典中，不需要继续递归56 continue;57 }58 59 // if can‘t find any solution, return false, other set it 60 // to be true;61 path.add(left);62 63 int beforeChange = ret.size();64 dfs3(s, dict, path, ret, i + 1, canBreak);65 // 注意这些剪枝的代码. 关键在于此以减少复杂度66 if (ret.size() == beforeChange) {67 canBreak[i + 1] = false; 68 }69 path.remove(path.size() - 1);70 }71 }
比较与测试：
这里贴一下各种解法的时间：
Test
Computing time with DFS1: 8300.0 millisec.
Computing time with DFS2: 5720.0 millisec.
Computing time with DFS3: 5468.0 millisec.
可见，三个方法里最好的还是第三个，建议面试时可以采用第三个。另外还有一个方法就是在计算所有的结果之前，先用DP把所有的字串可不可以word break计算一次，这样一样是可以减少计算量的。
GitHub代码链接
LeetCode: Word Break II 解题报告
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