Leetcode之821.字符的最短距离

Posted 2021-09-24 二木成林

题目

题目描述

给你一个字符串 s 和一个字符 c ，且 c 是 s 中出现过的字符。

返回一个整数数组 answer ，其中 answer.length == s.length 且 answer[i] 是 s 中从下标 i 到离它 最近 的字符 c 的 距离 。

两个下标 i 和 j 之间的 距离 为 abs(i - j) ，其中 abs 是绝对值函数。

示例 1：

输入：s = “loveleetcode”, c = “e”
输出：[3,2,1,0,1,0,0,1,2,2,1,0]
解释：字符 ‘e’ 出现在下标 3、5、6 和 11 处（下标从 0 开始计数）。
距下标 0 最近的 ‘e’ 出现在下标 3 ，所以距离为 abs(0 - 3) = 3 。
距下标 1 最近的 ‘e’ 出现在下标 3 ，所以距离为 abs(1 - 3) = 2 。
对于下标 4 ，出现在下标 3 和下标 5 处的 ‘e’ 都离它最近，但距离是一样的 abs(4 - 3) == abs(4 - 5) = 1 。
距下标 8 最近的 ‘e’ 出现在下标 6 ，所以距离为 abs(8 - 6) = 2 。

示例 2：

输入：s = “aaab”, c = “b”
输出：[3,2,1,0]

提示：

• 1 <= s.length <= 104
• s[i] 和 c 均为小写英文字母
• 题目数据保证 c 在 s 中至少出现一次

来源

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/shortest-distance-to-a-character
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题解

解法1

class Solution {
    /**
     * <p>思路：写两个方法，分别求在当前字符之前（包括当前字符）存在字符c的下标，在当前字符之后（包括当前字符）存在字符c的下标，计算当前字符的下标与二者下标的绝对差值，得到最小差值，然后保存到数组中。</p>
     * <p>结果：成功</p>
     * <ul>
     *     <li>执行用时：27 ms, 在所有 Java 提交中击败了6.56% 的用户</li>
     *     <li>内存消耗：38.8 MB, 在所有 Java 提交中击败了6.99% 的用户</li>
     *     <li>通过测试用例：76 / 76</li>
     * </ul>
     *
     * @param s 给定字符串
     * @param c 给定出现的字符
     * @return 每个字符距离字符c最近距离的结果集数组
     */
    public int[] shortestToChar(String s, char c) {
        // 存放距离的结果数组
        int[] distances = new int[s.length()];
        // 将字符串s转换成字符数组
        char[] chars = s.toCharArray();
        // 循环遍历字符数组中的每个字符
        for (int i = 0; i < chars.length; i++) {
            // 寻找字符c在字符串s中下标i之前第一次出现的下标位置
            int before = before(s, c, i);
            // 寻找字符c在字符串s中下标i之后第一次出现的下标位置
            int after = after(s, c, i);
            // 判断before和after是否等于-1，在都不等于-1的情况下取最小绝对差值
            distances[i] = before == -1 ? Math.abs(after - i) : after == 1 ? Math.abs(before - i) : Math.min(Math.abs(before - i), Math.abs(after - i));
        }
        // 返回结果数组
        return distances;
    }

    /**
     * <p>寻找字符串str中下标cur向后的第一个字符c出现的下标，如果没有找到则返回-1。</p>
     *
     * @param str 待检索的字符串
     * @param c   待检索的字符
     * @param cur 指定的下标位置
     * @return 向cur之后找字符c出现的位置，如果找到则返回该字符c在字符串str中的下标，如果没有找到则返回-1
     */
    private int before(String str, char c, int cur) {
        char[] chars = str.toCharArray();
        for (int i = cur; i >= 0; i--) {
            if (chars[i] == c) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    /**
     * <p>寻找字符串str中下标cur向前的第一个字符c出现的下标，如果没有找到则返回-1。</p>
     *
     * @param str 待检索的字符串
     * @param c   待检索的字符
     * @param cur 指定的下标位置
     * @return 向cur之前找字符c出现的位置，如果找到则返回该字符c在字符串str中的下标，如果没有找到则返回-1
     */
    private int after(String str, char c, int cur) {
        char[] chars = str.toCharArray();
        for (int i = cur; i < chars.length; i++) {
            if (chars[i] == c) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }
}

解法2

class Solution {

    /**
     * <p>思路：用一个数组记录字符c在字符串中出现过的所有下标，循环字符串字符时只判断获取当前字符与下标数组中的最小绝对差值。</p>
     * <p>结果：成功</p>
     * <ul>
     *     <li>执行用时：3 ms, 在所有 Java 提交中击败了34.23% 的用户</li>
     *     <li>内存消耗：37.9 MB, 在所有 Java 提交中击败了100.00% 的用户</li>
     *     <li>通过测试用例：76 / 76</li>
     * </ul>
     *
     * @param s 给定字符串
     * @param c 给定出现的字符
     * @return 每个字符距离字符c最近距离的结果集数组
     */
    public int[] shortestToChar(String s, char c) {
        // 第一步，计算字符c在字符串s中出现过的所有下标，存储到集合中
        List<Integer> indexes = getIndexes(s, c);
        // 第二步，循环遍历字符串中的所有字符
        char[] chars = s.toCharArray();// 将字符串转换成字符数组
        int[] distances = new int[chars.length];// 创建保存最短距离的结果数组
        for (int i = 0; i < chars.length; i++) {
            // 求当前下标与下标集合indexes中所有下标的最小距离
            distances[i] = minDistance(i, indexes);
        }
        return distances;
    }

    /**
     * <p>计算字符c在字符串s中出现过的所有的下标</p>
     *
     * @param s 字符串s
     * @param c 待查询的字符c
     * @return 返回下标集合
     */
    private List<Integer> getIndexes(String s, char c) {
        char[] chars = s.toCharArray();
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < chars.length; i++) {
            if (chars[i] == c) {
                list.add(i);
            }
        }
        return list;
    }

    /**
     * <p>计算当前遍历的字符所对应的下标与indexes集合中最小差值</p>
     *
     * @param i       当前正在遍历的字符对应的下标
     * @param indexes 集合
     * @return 返回最小差值
     */
    private int minDistance(int i, List<Integer> indexes) {
        int min = Math.abs(indexes.get(0) - i);
        for (Integer index : indexes) {
            min = Math.min(Math.abs(i - index), min);
        }
        return min;
    }
}

解法3

public class Solution {
    /**
     * <p>思路：从左向右遍历，记录上一个字符 C 出现的位置 prev，那么答案就是 i - prev。从右向左遍历，记录上一个字符 C 出现的位置 prev，那么答案就是 prev - i。这两个值取最小就是答案。</p>
     * <p>结果：成功</p>
     * <ul>
     *     <li>执行用时：1 ms, 在所有 Java 提交中击败了99.29% 的用户</li>
     *     <li>内存消耗：38.9 MB, 在所有 Java 提交中击败了5.23% 的用户</li>
     *     <li>通过测试用例：76 / 76</li>
     * </ul>
     *
     * @param s 给定字符串
     * @param c 给定出现的字符
     * @return 每个字符距离字符c最近距离的结果集数组
     */
    public int[] shortestToChar(String s, char c) {
        int[] distances = new int[s.length()];
        char[] chars = s.toCharArray();

        // 从左向右遍历
        int prev = Integer.MIN_VALUE / 2;
        for (int i = 0; i < chars.length; i++) {
            // 存放上一个字符c的下标
            if (chars[i] == c) {
                prev = i;
            }
            // 计算差值
            distances[i] = i - prev;
        }

        // 从右往左遍历
        prev = Integer.MAX_VALUE / 2;
        for (int i = chars.length - 1; i >= 0; i--) {
            // 存放上一个字符c的下标
            if (chars[i] == c) {
                prev = i;
            }
            // 计算最小绝对差值
            distances[i] = Math.min(distances[i], prev - i);
        }

        return distances;
    }
}

解法4

public class Solution {
    /**
     * <p>思路：把字符c看成分界线，将字符串s划分成一个个窗口，然后对每个窗口进行遍历，分别计算每个字符到窗口左右边界的距离最小值。
     * 来源于他人题解【https://leetcode-cn.com/problems/shortest-distance-to-a-character/solution/821zi-fu-de-zui-duan-ju-chi-4chong-jie-fa-javascri/】</p>
     * <p>结果：成功</p>
     * <ul>
     *     <li>执行用时：1 ms, 在所有 Java 提交中击败了99.29% 的用户</li>
     *     <li>内存消耗：38.7 MB, 在所有 Java 提交中击败了27.02% 的用户</li>
     *     <li>通过测试用例：76 / 76</li>
     * </ul>
     *
     * @param s 给定字符串
     * @param c 给定出现的字符
     * @return 每个字符距离字符c最近距离的结果集数组
     */
    public int[] shortestToChar(String s, char c) {
        // 初始化窗口的左右边界
        int left = s.length();// 窗口的初始左边界设为字符串长度，必须足够大，不能为0
        int right = s.indexOf(c);// 窗口的初始右边界是字符c在字符串s中第一次出现的下标

        int[] distances = new int[s.length()];// 存放字符最短距离的结果数组
        char[] chars = s.toCharArray();// 将字符串转换成字符数组
        for (int i = 0; i < chars.length; i++) {
            // 计算字符到当前窗口左右边界的最小距离
            distances[i] = Math.min(Math.abs(i - left), Math.abs(right - i));
            // 遍历完当前窗口后，则将整个窗口右移
            if (i == right) {
                // 重置窗口的左右边界下标
                left = right;
                right = s.indexOf(c, left + 1);// 寻找从left位置开始之后的第一次出现字符c的下标
            }
        }

        return distances;
    }
}