LeetCode 6. Z 字形变换（中）

Posted 2022-10-30 tonydandelion2014

6. Z 字形变换（中）

📖 ​题目

将一个给定字符串根据给定的行数，以从上往下、从左到右进行 Z 字形排列。

比如输入字符串为 “LEETCODEISHIRING” 行数为 3 时，排列如下：

L   C   I   R
E T O E S I I G
E   D   H   N

之后，你的输出需要从左往右逐行读取，产生出一个新的字符串，比如：“LCIRETOESIIGEDHN”。

请你实现这个将字符串进行指定行数变换的函数：

string convert(string s, int numRows);

📝 示例

输入: s = "LEETCODEISHIRING", numRows = 3
输出: "LCIRETOESIIGEDHN"

输入: s = "LEETCODEISHIRING", numRows = 4
输出: "LDREOEIIECIHNTSG"
解释:

L     D     R
E   O E   I I
E C   I H   N
T     S     G

🛰 考察知识点

指针、数组

💡 核心思想

通过从左向右迭代字符串，我们可以轻松地确定字符位于 Z 字形图案中的哪一行。

• 题目理解：
  字符串 s 是以 Z字形为顺序存储的字符串，目标是按行打印。
  设 numRows行字符串分别为 $s_1$、 $s_2$、$s_3$、…$s_n$ 则容易发现：按顺序遍历字符串 s 时，每个字符 c 在 Z 字形中对应的 行索引 先从 $s_1$增大至 $s_n$ ，再从 $s_n$ 减小至$s_1$，如此反复。重点是发现这个规律。
  因此，解决方案为：模拟这个行索引的变化，在遍历 s 中把每个字符填到正确的行 res[i] 。类似于构造了一个指针确定应该将字符串放到那个位置。

• 算法流程： 按顺序遍历字符串 s；

  1. res[i] += c： 把每个字符 c 填入对应行 $s_i$

  2. i += flag： 更新当前字符 c 对应的行索引；

  3. flag = - flag：在达到 Z字形转折点时，执行反向。

• 复杂度分析：
  时间复杂度 $O(n)$ ：遍历一遍字符串 s；
  空间复杂度 $O(n)$ ：各行字符串共占用 $O(n)$ 额外空间。

参考连接 /

指针方法解决

💾 python版本

• 一个失败的例子，时间复杂度和空间复杂度都是$O(n^2)$，系统判定超出时间限制。

class Solution:
    def convert(self, s: str, numRows: int) -> str:
        if len(s) <= numRows:
            return s
        matrix = []
        inter = numRows - 2
        start = 0
        end = numRows
        all_in = True
        while end<=len(s):
            if all_in:
                _segment = s[start:end]
                # all_in之后 加进去
                if len(_segment) < numRows:
                    _segment += "#" * (numRows-len(_segment))
                matrix.append(list(_segment))
                # 更新start end
                start += numRows
                if end == len(s):
                    break
                if end+inter <= len(s):
                    end += inter
                else:
                    end = len(s)
                all_in = False
            else:
                _segment = s[start:end]
                
                for j in range(len(_segment)):
                    # 创造一个str
                    tmp_str = "#"*(numRows-j-2) + _segment[j] + "#"*(j+1)
                    # 再转成list
                    matrix.append(list(tmp_str))
                # 为all_in做准备
                start = end
                if end == len(s):
                    break
                if end+numRows < len(s):
                    end += numRows
                else:
                    end = len(s)
                all_in = True
        
        return_str = ""
        for i in range(numRows):
            for j in range(len(matrix)):
                return_str += matrix[j][i]
        return_str = return_str.replace("#", "")
        return return_str

print("leet code accept!!!")
s = ["PAYPALISHIRING", "PAYPALISHIRING", "A"]
numRows = [3, 4, 2]
Answer = ["PAHNAPLSIIGYIR", "PINALSIGYAHRPI", "A"]

if __name__ == "__main__":
    solution = Solution()
    for i in range(len(s)):
        print("-"*50)
        result = solution.convert(s[i], numRows[i])
        print(result==Answer[i])

• 数组方法，十分简洁且高效。

class Solution:
    def convert(self, s: str, numRows: int) -> str:
        if numRows < 2: return s  # 只分成一行的话，直接返回就好  注意添加边界控制
        res = ["" for _ in range(numRows)]  # res十分巧妙 输入时刚好按照要输出的位置进行设置 最后直接调用str.join拼接res即可
        i, flag = 0, -1  # i的作用是标记当前在那一行上添加 flag的作用是标记转移范围是向上还是向下并控制i的变化是增大还是变小
        for c in s:
            # 这三行代码的顺序不能变化
            res[i] += c  # 先将当前char安置在正确的行
            if i == 0 or i == numRows - 1: flag = -flag  # 再判断是第一行还是最后一行 决定是否要反转
            i += flag  # 更新要填入的目标行
        
        tmp_res = ''
        for i in res:
            tmp_res += i
       
        return tmp_res
    	# return "".join(res)

print("leet code accept!!!")
s = ["PAYPALISHIRING", "PAYPALISHIRING", "A"]
numRows = [3, 4, 2]
Answer = ["PAHNAPLSIIGYIR", "PINALSIGYAHRPI", "A"]

if __name__ == "__main__":
    solution = Solution()
    for i in range(len(s)):
        print("-"*50)
        result = solution.convert(s[i], numRows[i])
        print(result==Answer[i])

时间复杂度和空间复杂度都是$O(n)$

用时	内存	区别
56 ms	13.2 MB	return "".join(res)
88 ms	13 MB	return tmp_res

说明，尽量不调用API做字符串处理，会更加耗时。

💻 有效语法糖