LC 139. 单词拆分

题目描述

这是 LeetCode 上的 139. 单词拆分 ，难度为 中等。

给你一个字符串 s 和一个字符串列表 wordDict 作为字典。请你判断是否可以利用字典中出现的单词拼接出 s 。

注意：不要求字典中出现的单词全部都使用，并且字典中的单词可以重复使用。

示例 1：

1
2
3
4
5
输入: s = "leetcode", wordDict = ["leet", "code"]

输出: true

解释: 返回 true 因为 "leetcode" 可以由 "leet" 和 "code" 拼接成。

示例 2：
1
2
3
4
5
6
输入: s = "applepenapple", wordDict = ["apple", "pen"]

输出: true

解释: 返回 true 因为 "applepenapple" 可以由 "apple" "pen" "apple" 拼接成。
     注意，你可以重复使用字典中的单词。

示例 3：
1
2
3
输入: s = "catsandog", wordDict = ["cats", "dog", "sand", "and", "cat"]

输出: false

提示：

  • $1 <= s.length <= 300$
  • $1 <= wordDict.length <= 1000$
  • $1 <= wordDict[i].length <= 20$
  • s 和 wordDict[i] 仅有小写英文字母组成
  • wordDict 中的所有字符串 互不相同

序列 DP

将字符串 s 长度记为 $n$，wordDict 长度记为 $m$。为了方便，我们调整字符串 s 以及将要用到的动规数组的下标从 $1$ 开始。

定义 $f[i]$ 为考虑前 $i$ 个字符，能否使用 wordDict 拼凑出来：当 $f[i] = true$ 代表 $s[1…i]$ 能够使用 wordDict 所拼凑，反之则不能。

不失一般性考虑 $f[i]$ 该如何转移：由于 $f[i]$ 需要考虑 $s[1…i]$ 范围内的字符，若 $f[i]$ 为 True 说明整个 $s[1…i]$ 都能够使用 wordDict 拼凑，自然也包括最后一个字符 $s[i]$ 所在字符串 sub。

我们可以枚举最后一个字符所在字符串的左端点 $j$，若 $sub = s[j…i]$ 在 wordDict 中出现过，并且 $f[j - 1] = True$，说明 $s[0…(j - 1)]$ 能够被拼凑，并且子串 sub 也在 wordDict，可得 f[i] = True。

为了快速判断某个字符是否在 wordDict 中出现，我们可以使用 Set 结构对 $wordDict[i]$ 进行转存。

Java 代码：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
class Solution {
    public boolean wordBreak(String s, List<String> wordDict) {
        Set<String> set = new HashSet<>();
        for (String word : wordDict) set.add(word);
        int n = s.length();
        boolean[] f = new boolean[n + 10];
        f[0] = true;
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            for (int j = 1; j <= i && !f[i]; j++) {
                String sub = s.substring(j - 1, i);
                if (set.contains(sub)) f[i] = f[j - 1]; 
            }
        }
        return f[n];
    }
}

C++ 代码：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
class Solution {
public:
    bool wordBreak(string s, vector<string>& wordDict) {
        unordered_set<string> set;
        for (const string& word : wordDict) {
            set.insert(word);
        }
        int n = s.length();
        vector<bool> f(n + 10, false);
        f[0] = true;
        for (int i = 1; i <= n; ++i) {
            for (int j = 1; j <= i && !f[i]; ++j) {
                string sub = s.substr(j - 1, i - j + 1);
                if (set.find(sub) != set.end()) f[i] = f[j - 1] || f[i];
            }
        }
        return f[n];
    }
};

Python 代码：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
class Solution:
    def wordBreak(self, s: str, wordDict: List[str]) -> bool:
        ss = set(wordDict)
        n = len(s)
        f = [False] * (n + 10)
        f[0] = True
        for i in range(1, n + 1):
            j = i
            while j >= 1 and not f[i]:
                sub = s[j - 1:i]
                if sub in ss:
                    f[i] = f[j - 1]
                j -= 1
        return f[n]

TypeScript 代码：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
function wordBreak(s: string, wordDict: string[]): boolean {
    const ss = new Set<string>(wordDict)
    const n = s.length
    const f = new Array<boolean>(n + 10).fill(false)
    f[0] = true
    for (let i = 1; i <= n; i++) {
        for (let j = i; j >= 1 && !f[i]; j--) {
            const sub = s.substring(j - 1, i)
            if (ss.has(sub)) f[i] = f[j - 1]
        }
    }
    return f[n]
}

  • 时间复杂度：将 wordDict 转存在 Set 复杂度为 $O(m)$；DP 过程复忽裁剪子串和查询 Set 结构的常数，复杂度为 $O(n^2)$
  • 空间复杂度：$O(n + m)$

总结

这里简单说下「线性 DP」和「序列 DP」的区别。

线性 DP 通常强调「状态转移所依赖的前驱状态」是由给定数组所提供的，即拓扑序是由原数组直接给出。更大白话来说就是通常有 $f[i][…]$ 依赖于 $f[i - 1][…]$。

这就限定了线性 DP 的复杂度是简单由「状态数量（或者说是维度数）」所决定。

序列 DP 通常需要结合题意来寻找前驱状态，即需要自身寻找拓扑序关系（例如本题，需要自己通过枚举的方式来找左端点，从而找到可转移的前驱状态 $f[j - 1]$）。

这就限定了序列 DP 的复杂度是由「状态数 + 找前驱」的复杂度所共同决定。也直接导致了序列 DP 有很多玩法，往往能够结合其他知识点出题，来优化找前驱这一操作，通常是利用某些性质，或是利用数据结构进行优化。

最后

这是我们「刷穿 LeetCode」系列文章的第 No.139 篇，系列开始于 2021/01/01，截止于起始日 LeetCode 上共有 1916 道题目，部分是有锁题，我们将先把所有不带锁的题目刷完。

在这个系列文章里面，除了讲解解题思路以外，还会尽可能给出最为简洁的代码。如果涉及通解还会相应的代码模板。

为了方便各位同学能够电脑上进行调试和提交代码，我建立了相关的仓库：https://github.com/SharingSource/LogicStack-LeetCode 。

在仓库地址里，你可以看到系列文章的题解链接、系列文章的相应代码、LeetCode 原题链接和其他优选题解。