每周算法:字符串锯齿变换

Description

The string "PAYPALISHIRING" is written in a zigzag pattern on a given number of rows like this: (you may want to display this pattern in a fixed font for better legibility)

P   A   H   N
A P L S I I G
Y   I   R

And then read line by line: "PAHNAPLSIIGYIR"
Write the code that will take a string and make this conversion given a number of rows:
string convert(string s, int numRows);

Example 1:
Input: s = "PAYPALISHIRING", numRows = 3
Output: "PAHNAPLSIIGYIR"

Example 2:
Input: s = "PAYPALISHIRING", numRows = 4
Output: "PINALSIGYAHRPI"
Explanation:

P     I    N
A   L S  I G
Y A   H R
P     I

来源: LeetCode 06 ZigZag Conversion

Solution

Approach 1 找规律

我想到的第一个方法就是找规律,通过寻找每一行的变化规律,编写相应的计算逻辑。
需要注意:

  • 有符号数和无符号数的比较,这个是非常容易出错的,不要在有符号和无符号数之间进行比较。
  • 特殊情况,也就是只有一行的情况,这个情况不需要进行转换,直接返回原字符串就好。
string convert(string s, int numRows) {

    int len = s.length();
    assert(numRows > 0);
    int base = 2*numRows - 2;
    if (base == 0) {
	return s;
    }

    string ans;

    // 第一行和最后一行需要进行特殊处理

    // 第一行
    int i = 0;
    while (base*i < len) {
	ans += s[base*i];
	++i;
    }

    // 中间行
    for (int j=1; j<numRows-1; ++j) {
	i = 0;
	while (base*i - j < len) {

	    if (base*i - j >=0 ) {
		ans += s[base*i-j];
	    }

	    if (base*i + j < len) {
		ans += s[base*i+j];                
	    }

	    ++i;
	}
    }

    // 最后一行
    int lastStart = numRows - 1;
    i = 0;
    while (lastStart + base*i < len) {
	ans += s[lastStart + base*i];
	++i;
    }

    return ans;
}

Approach 2 Sort by Row

这个方法是leetcode提供的一个方法,主要思路是使用一个二维矩阵将字符串按照顺序存储起来,时间复杂度为 O(n) ,空间复杂度为 O(n)

string convert(string s, int numRows) {
    if (numRows == 1) return s;

    vector<string> rows(min(numRows, int(s.size())));
    int curRow = 0;
    bool goingDown = false;

    for (char c : s) {
	rows[curRow] += c;
	if (curRow == 0 || curRow == numRows - 1) {
	    goingDown = !goingDown;
	}

	curRow += goingDown ? 1 : -1;
    }

    string ret;
    for (string row : rows) ret += row;
    return ret;
}

Approach 3 Visit by Row

这个方法是leetcode提供的另一个方法,通过计算下标完成字符串的转换,实际上也是对转换的规律进行了总结,时间复杂度为 O(n) ,空间复杂度为 O(1)
对于空间复杂度,实际上需要额外的空间存储结果字符串,如果忽略函数所返回的结果字符串,则空间复杂度为 O(1)

string convert(string s, int numRows) {
    if (numRows == 1) return s;

    string ret;
    int n = s.size();
    int cycleLen = 2 * numRows - 2;

    for (int i = 0; i < numRows; i++) {
	for (int j = 0; j + i < n; j += cycleLen) {
	    ret += s[j + i];
	    if (i != 0 && i != numRows - 1 && j + cycleLen - i < n)
		ret += s[j + cycleLen - i];
	}
    }
    return ret;
}

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