「对字符串中的字符进行累积移位操作」妙解

1. leetcode 题目:

//有一个由小写字母组成的字符串 s,和一个长度相同的整数数组 shifts。 
//
// 我们将字母表中的下一个字母称为原字母的 移位 shift() (由于字母表是环绕的, 'z' 将会变成 'a')。 
//
// 
// 例如,shift('a') = 'b', shift('t') = 'u', 以及 shift('z') = 'a'。 
// 
//
// 对于每个 shifts[i] = x , 我们会将 s 中的前 i + 1 个字母移位 x 次。 
//
// 返回 将所有这些移位都应用到 s 后最终得到的字符串 。 
//
// 
//
// 示例 1: 
//
// 
//输入:s = "abc", shifts = [3,5,9]
//输出:"rpl"
//解释: 
//我们以 "abc" 开始。
//将 S 中的第 1 个字母移位 3 次后,我们得到 "dbc"。
//再将 S 中的前 2 个字母移位 5 次后,我们得到 "igc"。
//最后将 S 中的这 3 个字母移位 9 次后,我们得到答案 "rpl"。
// 
//
// 示例 2: 
//
// 
//输入: s = "aaa", shifts = [1,2,3]
//输出: "gfd"
// 
// 提示: 
// 1 <= s.length <= 10⁵ 
// s 由小写英文字母组成 
// shifts.length == s.length 
// 0 <= shifts[i] <= 10⁹ 

//leetcode submit region begin(Prohibit modification and deletion)
class Solution {
    public String shiftingLetters(String s, int[] shifts) {
        
    }
}
//leetcode submit region end(Prohibit modification and deletion)

2. 算法详解,给出java示例,并分析时间、空间复杂度

题目解析
这个问题要求对字符串中的字符进行一系列累积移位操作,并输出最终结果。题目中的移位操作是环绕字母表的,即 'z' 的下一个是 'a'。

解题思路
1. 累积移位:
• 对于 shifts[i],需要将字符串前 i + 1 个字母移位 shifts[i] 次。
• 实际上,shifts[i] 的作用会叠加到其之前的所有位置,因此我们可以从后往前计算累积的移位量。
• 假设总移位量为 sum,从后向前遍历,每次将 shifts[i] 累加到 sum,并用这个 sum 计算字符的最终移位。
2. 环绕处理:
• 对于字母表移位,我们可以使用 (原字符 - 'a' + 累积移位) % 26 得到环绕移位后的字符。
3. 高效实现:
• 使用一个字符数组存储结果,避免字符串频繁拼接。

算法实现
class Solution {
    public String shiftingLetters(String s, int[] shifts) {
        // 字符串长度
        int n = s.length();
        // 存储累积的移位量
        long sum = 0;
        // 使用字符数组存储结果,避免频繁字符串拼接
        char[] result = new char[n];
        
        // 从后往前遍历
        for (int i = n - 1; i >= 0; i--) {
            // 更新累积移位量,注意可能溢出,用 long
            sum += shifts[I];
            // 移位后的新字符
            int newChar = (s.charAt(i) - 'a' + (int)(sum % 26)) % 26;
            // 转换回字符并存储
            result[i] = (char) ('a' + newChar);
        }
        
        // 将字符数组转换为字符串
        return new String(result);
    }
}
示例

输入:

String s = "abc";
int[] shifts = {3, 5, 9};

计算过程:
1. 初始化 sum = 0,result = []。
2. 从后往前遍历:
• i = 2: sum += 9 = 9,newChar = ('c' - 'a' + 9) % 26 = 15,对应 'p'。
• i = 1: sum += 5 = 14,newChar = ('b' - 'a' + 14) % 26 = 15,对应 'l'。
• i = 0: sum += 3 = 17,newChar = ('a' - 'a' + 17) % 26 = 17,对应 'r'。
3. 最终结果为 "rpl"。

时间与空间复杂度分析

总结

该算法通过从后往前累加移位量,避免了直接对每个前缀计算移位操作的冗余,提升了效率,是一种高效的解决方案。

一般都是想着从前向后遍历,这里却从后向前遍历,一下子少了很多操作。有时候思维模式很重要。
提高算法的一个主要思想是少操作!
changyou

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