计算字符串的汉明距离：Java 教程-java教程-PHP中文网

计算字符串的汉明距离：Java 教程

霞舞

发布： 2025-08-30 17:23:01

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计算字符串的汉明距离：java 教程

本文档详细介绍了如何在 Java 中计算两个字符串之间的汉明距离。汉明距离是两个等长字符串之间，对应位置上不同字符的个数。本文将提供一个 hammingDistance 方法的实现，该方法接收两个字符串作为输入，并返回它们的汉明距离。如果字符串长度不一致，则返回 -1。此外，还将演示如何在主方法中使用该方法，并结合数组操作，找到与目标字符串汉明距离最小的字符串。

汉明距离的计算

汉明距离是信息论中的一个重要概念，用于衡量两个等长字符串之间的差异。它表示将一个字符串转换成另一个字符串所需要替换的字符个数。

hammingDistance 方法的实现

以下是一个计算汉明距离的 Java 方法：

public class HammingDistance {

    public static int hammingDistance(String str1, String str2) {
        // 检查字符串长度是否相等
        if (str1.length() != str2.length()) {
            return -1; // 如果长度不一致，返回 -1
        }

        int distance = 0;
        // 遍历字符串，比较对应位置的字符
        for (int i = 0; i < str1.length(); i++) {
            if (str1.charAt(i) != str2.charAt(i)) {
                distance++; // 如果字符不同，距离加 1
            }
        }

        return distance; // 返回汉明距离
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 示例用法
        String str1 = "dog";
        String str2 = "dig";
        int distance = hammingDistance(str1, str2);
        System.out.println("The Hamming distance between \"" + str1 + "\" and \"" + str2 + "\" is: " + distance); // 输出：1

        String str3 = "cat";
        String str4 = "car";
        distance = hammingDistance(str3, str4);
        System.out.println("The Hamming distance between \"" + str3 + "\" and \"" + str4 + "\" is: " + distance); // 输出：1

        String str5 = "hello";
        String str6 = "world";
        distance = hammingDistance(str5, str6);
        System.out.println("The Hamming distance between \"" + str5 + "\" and \"" + str6 + "\" is: " + distance); // 输出：4

        String str7 = "short";
        String str8 = "longer";
        distance = hammingDistance(str7, str8);
        System.out.println("The Hamming distance between \"" + str7 + "\" and \"" + str8 + "\" is: " + distance); // 输出：-1
    }
}

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长度检查: 首先，该方法检查输入的两个字符串 str1 和 str2 的长度是否相等。如果长度不相等，则直接返回 -1，因为汉明距离只适用于等长字符串。
距离计算: 如果字符串长度相等，则初始化一个变量 distance 为 0。然后，使用一个循环遍历字符串的每个字符。
字符比较: 在循环中，比较 str1 和 str2 在相同位置 i 上的字符。如果字符不相同，则将 distance 加 1。
返回值: 循环结束后，distance 变量存储了汉明距离，该方法返回 distance。

在 main 方法中使用 hammingDistance

以下是如何在 main 方法中使用 hammingDistance 方法的示例：

import java.util.Scanner;

public class Main {

    public static int hammingDistance(String str1, String str2) {
        if (str1.length() != str2.length()) {
            return -1;
        }

        int distance = 0;
        for (int i = 0; i < str1.length(); i++) {
            if (str1.charAt(i) != str2.charAt(i)) {
                distance++;
            }
        }

        return distance;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        // 创建字符串数组和距离数组
        String[] stringList = new String[5];
        int[] distances = new int[5];

        // 读取 5 个字符串
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.print((i + 1) + ". Enter string: ");
            stringList[i] = scanner.nextLine();
        }

        // 读取目标字符串
        System.out.print("Enter target: ");
        String target = scanner.nextLine();

        // 计算汉明距离
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            distances[i] = hammingDistance(stringList[i], target);
        }

        // 查找最小汉明距离
        int minDistance = Integer.MAX_VALUE;
        int minIndex = -1;
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            if (distances[i] != -1 && distances[i] < minDistance) {
                minDistance = distances[i];
                minIndex = i;
            }
        }

        // 输出结果
        System.out.print("Contents of array distances: ");
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.print(i + " " + distances[i] + " ");
        }
        System.out.println();

        if (minIndex != -1) {
            System.out.println("String with min Hamming distance: " + stringList[minIndex]);
        } else {
            System.out.println("No Hamming distance found");
        }

        scanner.close();
    }
}

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代码解释:

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输入读取: 使用 Scanner 类从控制台读取 5 个字符串和一个目标字符串。
距离计算: 循环遍历 stringList 数组，调用 hammingDistance 方法计算每个字符串与目标字符串的汉明距离，并将结果存储在 distances 数组中。
查找最小值: 循环遍历 distances 数组，找到最小的汉明距离（不包括 -1）。
输出结果: 输出 distances 数组的内容，并输出与目标字符串汉明距离最小的字符串。如果所有距离都是 -1，则输出 "No Hamming distance found"。