LeetCode - 字符串- 93. 复原IP地址

题目

给定一个只包含数字的字符串，复原它并返回所有可能的 IP 地址格式。

有效的 IP 地址正好由四个整数（每个整数位于 0 到 255 之间组成），整数之间用 ‘.’ 分隔。

示例:

输入: “25525511135”
输出: [“255.255.11.135”, “255.255.111.35”]

简单介绍：
难度：中等
使用语言：JAVA。
这道题来自leetcode题库的字符串标签。

解题思路：
首先看题、分析题意：
1.可以转换成树的结构来进行解答
2.进行深度有限遍历，采用回溯算法
既然，我们已经分析出来题目的关键任务了，下面我们就可以开始思考实现了。
我们采用算法与数据结构的思路来剖析一下这题，

数据结构：
要实现对数据的操作，我们要先明确存储数据的数据结构。
该题的数据结构：
1.ArrayList
2.Deque

算法
1、一开始，字符串的长度小于 4 或者大于 12 ，一定不能拼凑出合法的 ip 地址（这一点可以一般化到中间结点的判断中，以产生剪枝行为）；

2、每一个结点可以选择截取的方法只有 3 种：截 1 位、截 2 位、截 3 位，因此每一个结点可以生长出的分支最多只有 3 条分支；

根据截取出来的字符串判断是否是合理的 ip 段，这里写法比较多，可以先截取，再转换成 int ，再判断。我采用的做法是先转成 int，是合法的 ip 段数值以后，再截取。

3、由于 ip 段最多就 4 个段，因此这棵三叉树最多 4 层，这个条件作为递归终止条件之一；

4、每一个结点表示了求解这个问题的不同阶段，需要的状态变量有：

• splitTimes：已经分割出多少个 ip 段；
• begin：截取 ip 段的起始位置；
• path：记录从根结点到叶子结点的一个路径（回溯算法常规变量，是一个栈）；
• res：记录结果集的变量，常规变量。

总结：这个问题思想不难，但是细节比较繁琐，什么时候递归终止，如何手动截取字符串，再转换成 int 类型，还有如何在中间结点发现可以剪枝，这些细节需要在编码的时候考虑清楚。

代码：

import java.util.ArrayDeque;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Deque;
import java.util.List;

public class Solution {

    public List<String> restoreIpAddresses(String s) {
        int len = s.length();
        List<String> res = new ArrayList<>();
        if (len > 12 || len < 4) {
            return res;
        }

        Deque<String> path = new ArrayDeque<>(4);
        dfs(s, len, 0, 4, path, res);
        return res;
    }

    // 需要一个变量记录剩余多少段还没被分割

    private void dfs(String s, int len, int begin, int residue, Deque<String> path, List<String> res) {
        if (begin == len) {
            if (residue == 0) {
                res.add(String.join(".", path));
            }
            return;
        }

        for (int i = begin; i < begin + 3; i++) {
            if (i >= len) {
                break;
            }

            if (residue * 3 < len - i) {
                continue;
            }

            if (judgeIpSegment(s, begin, i)) {
                String currentIpSegment = s.substring(begin, i + 1);
                path.addLast(currentIpSegment);

                dfs(s, len, i + 1, residue - 1, path, res);
                path.removeLast();
            }
        }
    }

    private boolean judgeIpSegment(String s, int left, int right) {
        int len = right - left + 1;
        if (len > 1 && s.charAt(left) == '0') {
            return false;
        }

        int res = 0;
        while (left <= right) {
            res = res * 10 + s.charAt(left) - '0';
            left++;
        }

        return res >= 0 && res <= 255;
    }
}