Sachverhalt:
A.
Die 1975 geborene A._ meldete sich im Mai 2009 wegen psychischen Leiden (posttraumatische Belastungsstörung und schwere Depression) bei der Invalidenversicherung zum Leistungsbezug an. Gestützt auf die Berichte des behandelnden Arztes Dr. med. B._, Facharzt für Psychiatrie und Psychotherapie FMH, St. Gallen, sprach die IV-Stelle des Kantons St. Gallen A._ ab 1. September 2008 eine ganze Rente der Invalidenversicherung zu.
Anlässlich einer Rentenrevision im Jahr 2011 veranlasste die IV-Stelle eine psychiatrische Begutachtung (Expertise des Dr. med. C._, Psychiatrie und Psychotherapie, Klinik D._, vom 17. November 2011). Der Gutachter attestierte wiederum eine 100%-ige Arbeitsunfähigkeit wegen einer schweren depressiven Episode ohne psychotische Symptome und des Verdachts auf eine andauernde Persönlichkeitsänderung im Rahmen der anhaltenden depressiven Symptomatik. Differenzialdiagnostisch hielt Dr. med. C._ eine anhaltende Akzentuierung der emotional-instabilen Persönlichkeitszüge fest. Aufgrund eines Verdachts (vgl. Meldeblatt - Hinweis BVM [Bekämpfung von Versicherungsmissbrauch] vom 14. März 2012) erteilte die IV-Stelle am 30. April 2012 einen Überwachungsauftrag (Überwachungsbericht vom 28. Juni 2012) und ordnete eine neue Begutachtung an. Nachdem A._ zwei vereinbarten Terminen zur Begutachtung ferngeblieben war, fand diese am 2. und 3. Mai 2013 statt (Psychiatrisches Gutachten der Frau med. pract. E._, Fachärztin Psychiatrie und Psychotherapie, St. Gallen, vom 21. Mai 2013). Wegen der gebesserten depressiven Symptomatik erachtete Frau med. pract. E._ die Versicherte im Umfang von 60 bis 70 % für arbeitsfähig. Der zur medizinischen Stellungnahme angefragte Dr. med. F._, Regionaler Ärztlicher Dienst der IV-Stelle (RAD), äusserte am 24. Juni 2013 Zweifel an einer eigenständigen, die Arbeitsfähigkeit einschränkenden depressiven Problematik. Mit Verfügung vom 12. Dezember 2013 stellte die IV-Stelle die Rentenleistungen auf Ende des der Zustellung folgenden Monats ein.
B.
Die hiegegen erhobene Beschwerde hiess das Versicherungsgericht des Kantons St. Gallen mit Entscheid vom 30. November 2016 gut und hob die angefochtene Verfügung auf. In teilweiser Gutheissung der dagegen geführten Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten hob das Bundesgericht den Entscheid des Versicherungsgerichts vom 30. November 2016 auf und wies die Sache an dieses zurück, damit es eine bundesrechtskonforme Würdigung der Beweise vornehme und hernach über die Beschwerde neu entscheide. Im Übrigen wies es die Beschwerde ab (Urteil 8C_95/2017 vom 15. Mai 2017.
Entsprechend der Anordnung im bundesgerichtlichen Rückweisungsentscheid beurteilte die Vorinstanz die in den Akten liegenden medizinischen Unterlagen neu und hob in teilweiser Gutheissung der Beschwerde die Verfügung vom 12. Dezember 2013 wiederum auf. Sie sprach der Versicherten ab 1. Februar 2014 eine Viertelsrente zu und wies die Sache zur Festsetzung der Rentenleistungen an die IV-Stelle zurück (Entscheid vom 4. Juni 2018).
C.
Die IV-Stelle des Kantons St. Gallen reicht Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten ein mit dem Antrag auf Aufhebung des angefochtenen Entscheids und Bestätigung der Verfügung vom 12. Dezember 2013. Ferner sei dem Rechtsmittel die aufschiebende Wirkung zu erteilen.
A._ lässt Abweisung der Beschwerde beantragen und ersucht um Gewährung der unentgeltlichen Rechtspflege. Das Bundesamt für Sozialversicherungen verzichtet auf eine Vernehmlassung.
D.
Mit Verfügung vom 9. Oktober 2018 hat das Bundesgericht der Beschwerde die aufschiebende Wirkung zuerkannt.
Erwägungen:
1.
Mit der Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten kann eine Rechtsverletzung nach Art. 95 f. BGG gerügt werden. Das Bundesgericht wendet das Recht von Amtes wegen an (Art. 106 Abs. 1 BGG). Dennoch prüft es - offensichtliche Fehler vorbehalten - nur die in seinem Verfahren gerügten Rechtsmängel (Art. 42 Abs. 1 f. BGG; BGE 141 V 234 E. 1 S. 236). Es legt seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (Art. 105 Abs. 1 BGG). Es kann ihre Sachverhaltsfeststellung von Amtes wegen berichtigen oder ergänzen, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Art. 95 BGG beruht und wenn die Behebung des Mangels für den Verfahrensausgang entscheidend sein kann (Art. 97 Abs. 1, Art. 105 Abs. 2 BGG). Rechtsfragen sind die vollständige Feststellung erheblicher Tatsachen, die Beachtung des Untersuchungsgrundsatzes bzw. der Beweiswürdigungsregeln nach Art. 61 lit. c ATSG und der Anforderungen an den Beweiswert von Arztberichten (BGE 134 V 231 E. 5.1 S. 232). Bei der konkreten Beweiswürdigung geht es um Sachverhaltsfragen (Urteil 8C_590/2015 vom 24. November 2015 E. 1, nicht publ. in BGE 141 V 585).
2.
Streitig ist, ob die Vorinstanz Bundesrecht verletzte, indem sie die verfügte revisionsweise Rentenaufhebung widerrief und einen Anspruch auf eine Viertelsrente bejahte. Die Beschwerde der IV-Stelle richtet sich einzig gegen den Abzug vom Tabellenlohn nach BGE 126 V 75.
3.
3.1. Auf der Grundlage des als beweiskräftig angesehenen Gutachtens der Frau med. pract. E._ vom 21. Mai 2013 erachtete die Vorinstanz die Versicherte aufgrund der mit Wirkung auf die Arbeitsfähigkeit diagnostizierten rezidivierenden depressiven Störung (im Gutachtenszeitpunkt leichte bis allenfalls zeitweise mittelgradige Episode) für leidensadaptierte Tätigkeiten als zu 65 % arbeitsfähig.
3.2.
3.2.1. In Bezug auf die erwerblichen Auswirkungen stellte die Vorinstanz beim Einkommensvergleich (Art. 16 ATSG) sowohl beim Validen- als auch beim Invalideneinkommen auf den Durchschnittslohn (Zentralwert) für Frauen, (Anforderungsniveau 4) der vom Bundesamt für Statistik herausgegebenen Schweizerischen Lohnstrukturerhebung [LSE] 2006, Tabelle TA1, Sektor 2 (Produktion) von Fr. 4'067.- pro Monat ab. Angepasst an die betriebsübliche durchschnittliche Wochenarbeitszeit von 41,7 Stunden und die Nominallohnentwicklung von 1,5 % ergab dies monatlich Fr. 4'239.85 oder jährlich Fr. 50'878.20 für das Jahr 2007. Dies ist unbestritten.
3.2.2. Weiter nahm das kantonale Gericht einen Abzug vom Tabellenlohn von 15 % vor, weil die Beschwerdegegnerin selbst bei einfachen Tätigkeiten insofern eingeschränkt sei, als nur solche in Frage kämen, die keine hohen Anforderungen an die Stress- und Frustrationstoleranz sowie die emotionale Belastbarkeit stellten. Daraus resultiere ein Invaliditätsgrad von 45 %, was den Anspruch auf eine Viertelsrente begründe.
3.3. Sind Validen- und Invalideneinkommen ausgehend vom gleichen Tabellenlohn zu berechnen, entspricht der Invaliditätsgrad dem Grad der Arbeitsunfähigkeit unter Berücksichtigung des Abzuges vom Tabellenlohn gemäss BGE 126 V 75 (vgl. SVR 2017 IV Nr. 71 S. 219, 9C_675/2016 E. 3.2.1).
3.4. Mit dem Abzug vom Tabellenlohn nach BGE 126 V 75 soll der Tatsache Rechnung getragen werden, dass persönliche und berufliche Merkmale, wie Art und Ausmass der Behinderung, Lebensalter, Dienstjahre, Nationalität oder Aufenthaltskategorie und Beschäftigungsgrad Auswirkungen auf die Lohnhöhe haben können und je nach Ausprägung die versicherte Person deswegen die verbliebene Arbeitsfähigkeit auch auf einem ausgeglichenen Arbeitsmarkt nur mit unterdurchschnittlichem erwerblichem Erfolg verwerten kann (BGE 135 V 297 E. 5.2 S. 301; Urteil 8C_114/2017 vom 11. Juli 2017 E. 3.1). Der Abzug soll aber nicht automatisch erfolgen. Er ist unter Würdigung der Umstände im Einzelfall nach pflichtgemässem Ermessen gesamthaft zu schätzen und darf 25 % nicht übersteigen (BGE 135 V 297 E. 5.2 S. 301; 134 V 322 E. 5.2 S. 327 f.; 126 V 75 E. 5b/bb-cc S. 80). Die Rechtsprechung gewährt insbesondere dann einen Abzug auf dem Invalideneinkommen, wenn eine versicherte Person selbst im Rahmen körperlich leichter Hilfsarbeitertätigkeit in ihrer Leistungsfähigkeit eingeschränkt ist (BGE 126 V 75 E. 5a/bb S. 78). Zu beachten ist jedoch, dass allfällige bereits in der Beurteilung der medizinischen Arbeitsfähigkeit enthaltene gesundheitliche Einschränkungen nicht zusätzlich in die Bemessung des leidensbedingten Abzugs einfliessen und so zu einer doppelten Anrechnung desselben Gesichtspunkts führen dürfen (Urteil 9C_846/2014 vom 22. Januar 2015 E. 4.1.1 mit Hinweisen). Ob ein (behinderungsbedingt oder anderweitig begründeter) Abzug vom Tabellenlohn vorzunehmen ist, stellt eine vom Bundesgericht frei überprüfbare Rechtsfrage dar (Urteil 8C_652/2008 vom 8. Mai 2009 E. 4, nicht publ. in: BGE 135 V 297). Dagegen ist die Höhe des (im konkreten Fall grundsätzlich angezeigten) Abzugs eine Ermessensfrage und daher letztinstanzlich nur bei Ermessensüberschreitung, -missbrauch oder -unterschreitung korrigierbar (BGE 137 V 71 E. 5.1 S. 72 f.; 132 V 393 E. 3.3 S. 399; Urteil 8C_477/2016 vom 23. November 2016 E. 4.1).
3.5. Was die IV-Stelle gegen die vorinstanzliche Invaliditätsbemessung einwendet, ist stichhaltig. Frau med. pract. E._ gab in ihrer Expertise vom 21. Mai 2013 an, bei der Versicherten bestünden aktuell leichte bis allenfalls zeitweise mittelgradige Einschränkungen der Arbeitsfähigkeit in Form einer verminderten Stress- und Frustrationstoleranz sowie einer ebenfalls verminderten emotionalen Belastbarkeit mit einer etwas eingeschränkten Konfliktfähigkeit. Sämtliche Tätigkeiten, die keine hohen Anforderungen an die Stress- und Frustrationstoleranz und keine hohen Anforderungen an die emotionale Belastbarkeit stellten, seien leidensangepasst, worunter auch die angestammte Tätigkeit als Produktionsmitarbeiterin falle. Die Gutachterin begründete die verminderte Arbeitsfähigkeit einzig mit diesen Limitierungen. Damit ist weder das Anforderungsprofil hinsichtlich der zumutbaren Tätigkeiten erheblich eingeschränkt noch liegen zusätzliche zu berücksichtigende Faktoren vor. Daher rechtfertigt sich unter diesen Umständen klarerweise kein Abzug vom Tabellenlohn, würde dies doch auf eine doppelte Berücksichtigung der bereits in der medizinischen Beurteilung der Arbeitsfähigkeit eingeflossenen gesundheitlichen Einschränkungen hinauslaufen, weshalb der vorinstanzliche Entscheid in diesem Punkt bundesrechtswidrig ist. Die Beschwerde ist begründet.
4.
Ausgangsgemäss wird die Beschwerdegegnerin kostenpflichtig (Art. 66 Abs. 1 BGG). Ihrem Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege kann entsprochen werden (Art. 64 Abs. 1 und 2 BGG). Es wird indessen ausdrücklich darauf hingewiesen, dass sie der Gerichtskasse Ersatz zu leisten hat, wenn sie später dazu in der Lage ist (Art. 64 Abs. 4 BGG).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.
Die Beschwerde wird gutgeheissen. Der Entscheid des Versicherungsgerichts des Kantons St. Gallen vom 4. Juni 2018 wird aufgehoben und die Verfügung der IV-Stelle des Kantons St. Gallen vom 12. Dezember 2013 bestätigt.
2.
Der Beschwerdegegnerin wird die unentgeltliche Rechtspflege gewährt und Rechtsanwältin Evelyne Angehrn wird als unentgeltliche Anwältin bestellt.
3.
Die Gerichtskosten von Fr. 800.- werden der Beschwerdegegnerin auferlegt, indes vorläufig auf die Bundesgerichtskasse genommen.
4.
Der Rechtsvertreterin der Beschwerdegegnerin wird aus der Bundesgerichtskasse eine Entschädigung von Fr. 2800.- ausgerichtet.
5.
Die Sache wird zur Neuverlegung der Kosten und der Parteientschädigung des vorangegangenen Verfahrens an dem Versicherungsgericht des Kantons St. Gallen zurückgewiesen.
6.
Dieses Urteil wird den Parteien, dem Versicherungsgericht des Kantons St. Gallen und dem Bundesamt für Sozialversicherungen schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 18. Dezember 2018
Im Namen der I. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Maillard
Die Gerichtsschreiberin: Polla