交錯字串 | Medium | LeetCode#97. Interleaving String

題目敘述

• 題目難度：Medium
• 題目敘述：給定字串 s1, s2, s3，檢查 s3 是否是由 s1 以及 s2 交錯組合而成 (Interleaving)。

s = s1 + s2 + s3 +... + sn
t = t1 + t2 + t3 + ... + tn
|n-m| <= 1
Interleaving: s1+t1+s2+t2+s3+t3+... or t1+s1+t2+s2+t3+s3+...

解法

一開始的想法

bool helper(string s3,string s1, string s2, string temp, int start){
    if(start > s3.length()) return false;
    if(start == s3.length()){
        return true;
    }

    for(int i=start; i<=s3.length();i++){
        if(s1[i] == s3[i]){
            temp += s1[i];
            if(helper(s3, s1, s2, temp, start+1)) continue;
            temp.pop_back();
        }
        if(s2[i] == s3[i]){
            temp += s2[i];
            if(helper(s3, s1, s2, temp, start+1)) continue;
            temp.pop_back();
        }
    }
    return false;
}

bool isInterleave(string s1, string s2, string s3){
    return helper(s1,s2,s3,"",0);
}

這樣的解法，對於相同的 start，會重複計算大量子問題。因此會超時！

Recursive + Memoization

class Solution {
public:
    vector<vector<int>> dp;
    bool helper(string s3,string s1, string s2, int i, int j){
        if(i+j == s3.length()){
            return true;
        }
        if(dp[i][j]!= -1) return dp[i][j];

        bool result =false;
        if(i<s3.length() && s1[i] == s3[i+j]){
            result = helper(s3, s1, s2, i+1, j);
        } 
        if(!result && j<s3.length() && s2[j] == s3[i+j]){
            result = helper(s3, s1, s2, i, j+1);
        }
        dp[i][j]=result;
        return result;
    }
    bool isInterleave(string s1, string s2, string s3){
        if(s3.length()!=s1.length()+s2.length()) return false;
        int n= s1.length();
        int m = s2.length();
        dp = vector<vector<int>>(n+1, vector<int>(m+1, -1));
        return helper(s3,s1,s2,0,0);
    }
};

這裡宣告了用於儲存重複計算結果的 2D陣列，vector<vector<int>> dp，在 isInterleave 函數中初始化為 (n+1) x (m+1)，helper 函數中改成不以 for 去做迭代，而是用用遞迴的方式在每一層檢查交錯，另外在先前得解法中沒有考慮到的是， s3 的長度會是 s1 跟 s2 的長度加總，因此不能用 s1[i]==s3[i] 的方式去迭代 ，這樣會超出 s1 的長度限制。因此我們透過 s1[i] == s3[i+j] 來檢查交錯，如果相等，那就按照當前的 s1的位置繼續遞迴檢查下去 helper(s3,s1,s2, i+1,j) 並且將結果保存到 result ，如果在當前這層，result 結果為 false 則改成檢查 s2，如果 s2[j] == s3[i+j] 則可以接續當前 s2的位置繼續遞迴檢查 helper(s3,s1,s2,i,j+1)，結果一樣保存到 result。

為了應對大量重複計算，在每一層遞迴季算中，都會將結果的 result 保存到對應的 dp[i][j] 代表以該位置i,j切割 s1, s2 是否能夠交錯組合成 s3。若有重複的計算結果也直接回傳 dp[i][j]，以減省時間。

執行結果

複雜度

複雜度類型	時間/空間複雜度	分析過程
時間複雜度	$O(n * m)$	遞迴檢查每個狀態，且使用 dp 陣列避免重複計算，共有 n * m 狀態需要計算
空間複雜度	$O(n * m)$	需要一個大小為 n * m 的二維 dp 陣列來儲存每個狀態結果，遞迴堆疊使用額外空間 $O(d)$

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