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我爱学算法之—— 模拟（上）

news 2025/9/29 5:44:57

一、替换所有的问号

题目解析

在这里插入图片描述

替换所有的问号，给定一个字符串s（其中仅包含?和小写字母）；我们要将s中所有的?替换成小写字母，并且还要保证最终的字符串中，不包含连续重复的字符（相邻的字符都不相同）

算法思路

对于这道题，总体来说还是非常简单的；只需要按照题目要求遍历s，在遍历到?时将其替换成小写字母（与前一个字符和后一个字符都不相同）。

注意：

当第一个字符为?时，是不存在前一个字符的，只需要保证和后一个字母不相同即可；

当最后一个字符为?时，是不存在后一个字符的，只需要保证和前一个字符不相同即可。

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代码实现

class Solution {
public:string modifyString(string s) {int n = s.size();for (int i = 0; i < n; i++) {if (s[i] == '?') {for (char ch = 'a'; ch <= 'z'; ch++) {if ((i == 0 || ch != s[i - 1]) &&(i == n - 1 || ch != s[i + 1])) {s[i] = ch;}}}}return s;}
};

二、提莫攻击

题目解析

在这里插入图片描述

题目：提莫每次攻击会使艾希中毒duration秒，如果提莫攻击艾希时，艾希处于中毒状态，则时间会重置（不会叠加）。

先给定一个非递减的数组timeSeries，表示提莫攻击艾希的时间（提莫会在timeSeries[i]秒时攻击艾希）。

这道题目要求我们计算出，艾希处于中毒状态的总时间(秒)。

算法思路

对于这道题，思路也是非常简单，按照题目要求遍历timeSeries数组，统计艾希处于中毒状态的时间即可。

通过读题，我们会发现，提莫的最后一次攻击一定会导致艾希处于中毒状态duration秒；

而其他每一次攻击，导致艾希进入中毒状态的时间都和前一次攻击有关。

提莫第i+1次攻击攻击艾希时，无非就只有三种情况：

当前艾希处于中毒状态：重置中毒时间，第i次攻击导致艾希处于中毒状态时间 timeSeries[i+1] - timeSeries[i]。
艾希刚好中毒状态解除：艾希进入中毒状态，第i次攻击导致艾希处于中毒状态时间 duration（ timeSeries[i+] - timeSeries[i]）；
艾希没有处于中毒状态：艾希进入中毒状态，第i次攻击导致艾希处于中毒状态时间 duration。

所以，提莫第i次攻击，导致艾希的中毒时间：time = min(duration,timeSeries[i+1] - timeSeries[i]。

所以，只需遍历[0 , n-2]次攻击，算出艾希中毒的时间再加上duration（第n-1次攻击必定导致艾希中毒duration秒）。

代码实现

class Solution {
public:int findPoisonedDuration(vector<int>& timeSeries, int duration) {int ret = 0;int n = timeSeries.size();for (int i = 0; i < n - 1; i++) {int x = timeSeries[i + 1] - timeSeries[i];ret += min(duration, x);}ret += duration;return ret;}
};

三、Z 字形变换

题目解析

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这道题，给定一个字符串s，这里要将字符串s从上往下，从左往右进行N字形排列；然后再从左往右逐行读取，产生一个新的字符串然后返回。

在这里插入图片描述

算法思路

对于这道题，思路就很清楚了：模拟整个过程

思路一：

排列N字形：

将字符串s排列成N字形，这里可以使用一个二维数组，将字符串s排列成如上图所示N字形，再遍历整个数组，形成结果字符串。

但是，这样做时间复杂度和空间复杂度都是O(n * numRows)；并且遍历的过程中填写这个二维数组也是非常的麻烦。

这里，我们就可以使用C++中的string进行小小的空间和时间的优化。

优化一 ：在填写二维数组的过程中，只需要关注要将字符放在哪一行中（哪一个字符串中）。

优化二 ：在形成最终结果字符串时，只需要将字符串按行拼接在一起即可（字符串中不存在空格）。

思路二：

思路二也就是对模拟思路的一个优化：

在模拟过程中，直接将字符放到指定位置可能看不出来，这里使用下标代替字符：

可以发现，第一行的字符下标呈现出一个等差数列，公差为6（也就是这两列中，下面所有行的字符总数）

而最后一行的字符下标，也呈现出一个等差数列，公差为6。

而中间的每一行，大眼一看，不是等差数列啊；仔细观察我们可以发现：中间的每一行，可以看成两个等差数列；其中一个数列首项为x，另一个数列首项就为6-x（也就是d - x）。

公差：显而易见，公差d = 2n - 2

所以，我们只需要先遍历第一行、再遍历中间的每一行、最后遍历最后一行（将每一行下标对应的字符，拼接成一个字符串返回即可）。

遍历的过程中，注意不要越界。

特殊情况：如果numRows等于1，此时计算出公差为0，并且numRows等于1时，无需转换，s就是最终结果。

这里就特殊处理，如果numRows等于1，就直接返回s。

代码实现

思路一：

class Solution {
public:string convert(string s, int numRows) {if (numRows == 1)return s;int i = 0;int flag = 0; // flag 0 -> i++  1 -> i--vector<string> vs(numRows, string());for (auto& e : s) {if (i == 0)flag = 0;else if (i == numRows - 1)flag = 1;vs[i] += e;if (flag == 0)i++;elsei--;}string ret;for (auto& e : vs) {ret += e;}return ret;}
};

思路二：

class Solution {
public:string convert(string s, int numRows) {if (numRows == 1)return s;int d = 2 * numRows - 2;int n = s.size();string ret;// 第一行for (int i = 0; i < n; i += d)ret.push_back(s[i]);// 中间行for (int k = 1; k < numRows - 1; k++) {for (int i = k, j = d - k; i < n || j < n; i += d, j += d) {if (i < n)ret.push_back(s[i]);if (j < n)ret.push_back(s[j]);}}// 最后一行for (int i = numRows - 1; i < n; i += d)ret.push_back(s[i]);return ret;}
};