【算法挑战】字符串解码（含解析、源码）

394.字符串解码

https://leetcode-cn.com/problems/decode-string/

• 394.字符串解码
  • 题目描述
  • 方法 1: 递归
    • 思路
    • 复杂度分析
    • 代码
  • 方法 2: 循环 + 栈
    • 图解
    • 复杂度分析
    • 代码

题目描述

给定一个经过编码的字符串，返回它解码后的字符串。

编码规则为: k[encoded_string]，表示其中方括号内部的 encoded_string 正好重复 k 次。注意 k 保证为正整数。

你可以认为输入字符串总是有效的；输入字符串中没有额外的空格，且输入的方括号总是符合格式要求的。

此外，你可以认为原始数据不包含数字，所有的数字只表示重复的次数 k ，例如不会出现像 3a 或 2[4] 的输入。

示例:

s = "3[a]2[bc]", 返回 "aaabcbc".
s = "3[a2[c]]", 返回 "accaccacc".
s = "2[abc]3[cd]ef", 返回 "abcabccdcdcdef".

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/decode-string
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方法 1: 递归

思路

n[string] 表示解析 [] 模板里面的内容，然后重复 n 次，即得到 n 个 string 拼接起来的字符串。

根据题意，[] 里面也是可以嵌套 [] 的，例如 n[m[string]]。这种情况下，我们得先解析最内层的模板，重复 m 次，然后将 m * string 的结果作为外层模板的解析内容，再重复 n 次。

如果嵌套的层数更多，我们也是得先找到最内层的 []，就像洋葱一样，一层一层地剥开，然后再从内到外一层一层地解析和拼接。这种描述很容易就让人想到了递归。

看代码注释吧。

复杂度分析

• 时间复杂度：$O(S)$，S 是解析后字符串的长度。
• 空间复杂度：$O(S)$，S 是解析后字符串的长度，递归栈空间。

代码

const type = {
    isAlpha: s => /[a-z]/i.test(s),
    isDigit: s => /[0-9]/.test(s),
    isOpenParen: s => s === '[',
    isCloseParen: s => s === ']',
};

/**
 * @param {string} s
 * @return {string}
 */
var decodeString = function (s, i = 0) {
    // 从 i 开始遍历字符串

    let decoded = ''; // 解密字符串
    let cnt = ''; // 累计次数

    while (i < s.length) {
        if (type.isAlpha(s[i])) {
            // 普通字符，直接拼接到 decoded
            decoded += s[i];
            i++;
        } else if (type.isDigit(s[i])) {
            // 数字，拼接到 cnt
            cnt += s[i];
            i++;
        } else if (type.isOpenParen(s[i])) {
            // 遇到开括号，就把括号内的字符串重复 cnt 次，再拼接到 decoded
            // 但括号内可能存在嵌套括号，所以需要递归处理
            // 我们需要从递归中取两个东西，1.括号内解析后的模式，2.这个开括号对应的右括号的下标，下次遍历字符串就从这个下标+1开始
            const [pattern, nextIndex] = decodeString(s, i + 1);
            // 重复 cnt 次拼接到 decoded
            decoded += pattern.repeat(Number(cnt));

            cnt = '';
            i = nextIndex;
            continue;
        } else if (type.isCloseParen(s[i])) {
            // 遇到闭括号，说明括号内的模式解析完毕
            // 递归结束，返回我们需要的东西：1.解析后的字符串，2.解析到的字符下标
            return [decoded, i + 1];
        }
    }
    return decoded;
};

C++ Code

class Solution {
private:
    int ptr_ = 0;
public:
    string decodeString(string s) {
      string decoded_str = "";
      string repeat_times = "";

      int i = ptr_;
      while (i < s.length()) {
          if (isalpha(s[i])) {
              decoded_str += s[i];
              i++;
          } else if (isdigit(s[i])) {
              repeat_times += s[i];
              i++;
          } else if (s.compare(i, 1, "[") == 0) {
              ptr_ = i + 1;
              string pattern = decodeString(s);
              i = ptr_;
  
              int times = stoi(repeat_times);
              for (int t = 0; t < times; t++) {
                  decoded_str += pattern;
              }
              repeat_times = "";
          } else if (s.compare(i, 1, "]") == 0) {
              ptr_ = i + 1;
              return decoded_str;
          }
      }
      return decoded_str;
    }
};

方法 2: 循环 + 栈

可以用递归解决的问题，也可以用循环来解决。

这里我用了正则 /[a-zA-Z]+|[0-9]+|\[|\]/ 和 exec() 方法来遍历字符串并把它们拆分成 token，比如，lz3[ab2[c]] 会被拆分成 lz, 3, [, ab, 2, [, c, ], ]。

1. 遇到字母块 (lz)、数字时，入栈；
2. 遇到 [ 时，入栈，用来标识当前进入一个模板解析了；
3. 遇到 ] 时，说明当前模板遍历完了，我们可以开始解析了。开始出栈，把出栈的字母块都拼接起来，等出栈到 [ 时，说明当前模板解析完成了。继续出栈一个元素，这个元素就是当前模板要重复的次数，把"字母块 * 次数"后推入栈中。之所以要推入栈中是因为模板是可以嵌套的，当前模板的外层可以还是一个模板，所以我们要把结果放回去，继续解析外层的模板。

图解

复杂度分析

• 时间复杂度：$O(S)$，S 是解析后字符串的长度。
• 空间复杂度：$O(S)$，S 是解析后字符串的长度。

代码

/**
 * @param {string} s
 * @return {string}
 */
var decodeString = function (s) {
    const reg = /[a-zA-Z]+|[0-9]+|\[|\]/g;
    const stack = [];
    const peek = () => stack[stack.length - 1]; // p.s. 不正经栈

    while (reg.lastIndex < s.length) {
        let token = reg.exec(s)[0];
        if (token !== ']') {
            // 数字，字母，左括号通通入栈
            stack.push(token);
        } else {
            // 遇到右括号就开始出栈
            let str = '';
            // [] 中间的就是要重复的模式，把它们全部出栈，拼接起来
            while (peek() !== '[') {
                str = stack.pop() + str;
            }
            // 丢掉左括号
            stack.pop();
            // 左括号前面的一定是模式重复的次数
            const num = +stack.pop();
            // 把复制操作后的字符串放回栈中，作为外层 [] 模式的一部分
            stack.push(str.repeat(num));
        }
    }
    return stack.join('');
};

总结

以上就是本文所有内容了，希望能对你有所帮助，能够解决字符串解码问题。

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