Z 字形变换

本题来自力扣官网
难度：中等

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 1:

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

示例 2:

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

解题思路

在解这道题的时候我想到了两个解法，第一个是比较容易想到的：

• 先计算出当前的字符串，根据行数，需要多少列才能显示完整；
• 计算出这个列之后，我就创建一个 row*col 的二维数组；
• 紧接着我会循环一遍目标字符串，将每个字符依次添加到二维数组中；
• 最后，循环二维数组，拼接成字符串直接返回。

具体的代码：

public String convert(String s, int numRows) {
        if (numRows < 2 || s == null || s == "") {
            return s;
        }
        int sLength = s.length();
        // 计算总共有多少列
        // 保存每一组共有多少列
        int groupCol = numRows - 1;
        // 保存每一组共有多少个字符
        int groupNum = 2 * numRows - 2;
        // 计算总共有多少组
        int groupSum = sLength / groupNum;
        // 保存剩下的长度
        int remainder = sLength % groupNum;
        int col = groupSum * groupCol;
        // 判断剩下的还有多少列
        col += remainder != 0 ? remainder % numRows + 1 : 0;
        // 声明一个数组
        char[][] chars = new char[numRows][col];
        int tmpColIndex = 0, tmpRowIndex = 0;
        for (int i = 0; i < sLength; i++) {
            chars[tmpRowIndex][tmpColIndex] = s.charAt(i);
            if (tmpRowIndex + 1 == numRows) {
                // 此时到达底部
                tmpColIndex++;
                tmpRowIndex--;
                continue;
            }
            if (tmpRowIndex < numRows && tmpColIndex % groupCol == 0) {
                tmpRowIndex++;
            } else {
                tmpColIndex++;
                tmpRowIndex--;
            }
        }
        StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
        for (int i = 0; i < numRows; i++) {
            for (int j = 0; j < col; j++) {
                if (chars[i][j] == '\0') {
                    continue;
                }
                stringBuffer.append(chars[i][j]);
            }
        }
        return stringBuffer.toString();
    }

可以看出，代码量特别多，而且执行起来效率也特别低，我提交的结果，仅打败了一半的人，这样肯定不行，我接着重新思考了整个逻辑，写了一个新的方法。
新代码的实现思路：

• 按照约定的行数循环；
• 循环时根据每组和行之间的 数量关系 来计算下一个字符的下标；
• 每次循环的时候就把字符直接拼接了，循环完毕直接将结果返回。

来看一下代码：

public String convertPlus(String s, int numRows) {
        if (numRows < 2 || s == null || s == "") {
            return s;
        }
        int groupNum = 2 * numRows - 2;
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder(s.length());
        int length = s.length();
        for (int i = 0; i < numRows; i++) {
            int interval = 0;
            for (int j = i; j < length;) {
                stringBuilder.append(s.charAt(j));
                // 计算间隔
                if (interval == 0) {
                    interval = groupNum - 2 * i;
                }
                // 如果计算了之后间隔还是为0或者和每组的数量相等，说明是第一行或者最后一行
                if (interval == 0 || interval == groupNum) {
                    j += groupNum;
                    continue;
                }
                // 如果不是则计算当前组是否还有可以相加的
                j += interval;
                if (j < length) {
                    stringBuilder.append(s.charAt(j));
                }
                j += 2 * i;
            }
        }
        return stringBuilder.toString();
    }

经过优化之后，代码量明显少了一些，而且执行效率大大提高，我提交的结果是超过了 97% 的用户，优化结果是非常明显的。

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两种方法都有一个通用的思路，即是把排列后的字符进行分组。
举个例子，就像上面的示例2，我就会把从第一列，到第三列分为基础组。
分组的主要目的，是为了计算每组的数量，你可以看到每一种方法都会有变量保存每一组的数量。
计算公式：2 * numRows - 2。

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补充：StringBuilder和StringBuffer的区别

其实这两个类本质上没有多大的区别，都是继承自 AbstractStringBuilder 类。
它们唯一的不同就是：

StringBuffer是线程安全的，而StringBuilder是非线程安全的。

所以在这种解题的代码中，可以使用StringBuilder，对于提升性能还是有一定的帮助的。