计算无限字符串中字母的出现次数

Posted 2023-02-26

【中文标题】计算无限字符串中字母的出现次数

【英文标题】：Counting occurences of a Letter in an infinite String

【发布时间】：2019-04-05 05:39:53

【问题描述】：

我有一个名为s="abcac" 的字符串，它被无限重复了很多次。这意味着s 看起来像：s="abcacabcacabcacabcacabcac...." 和n 代表s 的子字符串。

例如，如果s="monday"和n="10"，我们考虑的子字符串将是finalString="mondaymond"，因为无限字符串将是"mondaymondaymondaymonday..."，而s的前10个字符是"mondaymond"

我正在尝试计算finalString 中字母“a”的出现次数。此代码运行正常，但是当 n>1000000 时程序将无法运行。

此外，如果我将n 从int 更改为long，则 for 循环在这种情况下将不起作用。

解决这个问题的方法是什么？

public static void main(String[] args)

            String s="abcac";
            int aCount=0;
            int n=1000;
            int j=0;


            char[] sCharArray=s.toCharArray();

            char[] finalString = new char[n];

            for(int i=0;i<n;i++)

                if(j==s.length())
                    j=0;

                finalString[i]=sCharArray[j];
                j++;


            


            for(int i=0; i<n;i++)
                if(finalString[i]=='a')
                    aCount++;
            


    System.out.println(aCount);

            

【参考方案1】：

我建议找出基本字符串重复了多少次，并使用此信息计算字母的出现次数，以及最后额外子字符串的出现次数。例如：

String s = "monday";
int n = 10;
String chr = "a";

int baseNum = s.length() - s.replace(chr, "").length();
int baseCnt = (n / s.length()) * baseNum;
int index = n % s.length();
String left = s.substring(0, index);
int finalCnt = left.length() - left.replace(chr, "").length();
int totalCnt = baseCnt + finalCnt;

System.out.println("There were " + totalCnt + " letter " + chr + ".");

这里的基本思想是效率。我们实际上不需要创建和使用任意长度的字符串，因为我们知道它只是重复相同的子字符串。相反，我们可以只计算子字符串中出现的次数，然后根据子字符串重复的次数来预测总数。

【讨论】：

非常感谢。这是我正在寻找的纯“数学”算法！非常高效，没有循环或重复数组。

实际上这个解决方案不包括@yasserkabbout 在他的问题中提到的n 类型更改为long 的情况。

@ETO 我已将算法修改为 long。数学方法更好......你怎么看？

@ETO 你是对的，但是String#length() 返回一个整数，而不是一个长整数，所以理论上来说，无限字符串不能有一个不适合整数的长度。无论如何，这个问题更多的是关于算法而不是你提出的观点。

@yasserkabbout 好吧，这三种解决方案在底层都有相同的数学方法。理论上s 的长度可以是一个非常大的数字（最大为 MAX_INT）。我的建议是在这种特殊情况下避免使用.substring 和.replace，因为在我的情况下，它们的总复杂度远远超过 O(n)。

【参考方案2】：

正如其他答案中已经指出的那样，您不需要构建最终字符串。

这是我的解决方案：

public static void main(String[] args)
    String s = "abcacas";
    long n = 1000000;

    long count = getCount(s, n, 'a');
    System.out.println(count);


private long getCount(String str, long n, char c) 
    int length = str.length();

    long repeats = n / length;
    long reminder = n % length;

    long count = 0;
    for (int i = 0; i < length; i++) 
        if (str.charAt(i) == c) 
            count += repeats;
            if (i < reminder) 
                count++;
            
        
    
    return count;

【讨论】：

感谢您的贡献。我检查了我的 IDE 上的代码，但是它不起作用，因为 n 类型是整数。但是，我发现在您将变量类型更改为 long 后它现在可以工作了。

【参考方案3】：

您不需要构造最终字符串。您只需计算s 字符串中“a”（或任何您想要的）的出现次数，并计算此s 重复的次数。毕竟，在提醒中计算“a”的出现次数。

long countInS = // count all occurances of 'a'
long repeats = n / s.length;
long reminder = n % s.length;
String sReminder = s.substring(reminder);
long countInReminder = // count all occurances of 'a' in sReminder 
long count = repeats * countInS + countInReminder;

无需浪费内存

【参考方案4】：

我们可以通过在计算出现次数之前计算余数来进一步优化，并像这样使用它

import java.util.Scanner;
public class Main

    public static void main(String[] args)
    Scanner ip=new Scanner(System.in);
    String s=ip.next();
    int n=ip.nextInt();
    int res=0;
    int c=0,len=s.length(),cnt=0;
    for(;cnt<len;cnt++)
    if(s.charAt(cnt)=='a')
    c++;
    if(n%len!=0&&cnt==(n%len)-1)
    res=c;
    
    int mul=n/len;
    System.out.println((mul*c)+res);