LeetCode 394：字符串解码

一、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 1：

输入：s = "3[a]2[bc]"
输出："aaabcbc"

示例 2：

输入：s = "3[a2[c]]"
输出："accaccacc"

示例 3：

输入：s = "2[abc]3[cd]ef"
输出："abcabccdcdcdef"

示例 4：

输入：s = "abc3[cd]xyz"
输出："abccdcdcdxyz"

提示：

• 1 <= s.length <= 30
• s 由小写英文字母、数字和方括号 '[]' 组成
• s 保证是一个 有效 的输入。
• s 中所有整数的取值范围为 [1, 300] 

二、思路分析

注意示例 2 ，发现字符串中存在括号内有嵌套括号的情况，这个时候，只有先把内层括号解码成功，才能再去解码外层括号。意味着后面访问的括号比前面访问的括号还更早的进行处理，与栈的先入后出特点对应。所以本题可以使用栈的方式来进行解答。

1、构建两个栈，一个是数字栈 numStack ，在遍历字符串过程中记录出现的数字；一个是字符串栈 strStack ，在遍历字符串过程中记录出现的字符串。

2、初始化两个变量，一个是 digit ，用来记录访问到字符串之前出现的数字；一个是 result ，在访问编码字符串的过程中，把得到的结果存放到 result 中。

3、接下来，开始从头到尾遍历字符串，在遍历过程中，字符会出现 4 种情况，即数字、字符、"["、"]" 。

4、如果是数字，需要把字符转成整型数字，然后更新到 digit 上，代表后续的字符串需要重复 digit 次。

5、如果是字符，说明它就出现一次，可以直接存放到 result 中。

6、如果是 "[" ，这个时候出现了嵌套的内层编码字符串，而外层的解码需要等待内层解码的结果，那么之前已经扫描的字符需要存放起来，等到内层解码之后再重新使用。

7、如果是 "]" ，此时，内层解码已经有结果，需要把它和前面的字符串进行拼接。

8、拼接的方式就是先通过 numsStack 的栈顶元素获取重复的次数，再通过 strStack 的栈顶元素获取前面的字符串。

9、最后返回 result 。

三、代码参考

1、Java

class Solution {
    public String decodeString(String s) {
        // 创建数字栈，在遍历编码字符串过程中记录出现的数字
        Deque numStack = new LinkedList<>();

        // 创建字符栈，在遍历编码字符串过程中记录出现的字符串
        Deque strStack = new LinkedList<>();

        // 在遍历字符串的过程中，用来记录访问到字符串之前出现的数字，一开始为 0
        int digit = 0;

        // 在遍历字符串的过程中，把得到的结果存放到 result 中
        StringBuilder result = new StringBuilder();

        // 循环遍历
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {

            // 获取访问的字符
            char ch = s.charAt(i);

            // 判断是否为数字字符
            if (Character.isDigit(ch)) {

                // 将字符转成整型数字 ch-‘0’
                // 补充：将字符'0'-'9'转换为数字，只需将字符变量减去'0'就行，因为字符和数字在内存里都是以 ASCII 码形式存储的，减去 '0' ，其实就是减去字符 '0' 的 ASCII 码，而字符 '0' 的 ASCII 码是 30，然后就可以得到字符对应的数字了
                int num = ch - '0';

                // 根据提示可知整数的取值范围是三位数，所以存在多位数，需要需要进行数字组合
                digit = digit * 10 + num ;
            }
            // 判断是否是字符
            else if((ch >= 'a' && ch <= 'z') ){
                // 说明它就出现一次，可以直接存放到 result 中
                result.append(ch);
            }
            // 判断是否是 "[" 
            else if (ch == '[') {

                // 把数字存放到数字栈
                numStack.push(digit);

                // 把外层的解码字符串存放到字符串栈
                strStack.push(result);

                // 开始新的一轮解码，digit 归零
                digit = 0;

                // result 重新初始化
                result = new StringBuilder();
            }
            // 判断是否是"]" 
            else if (ch == ']') {

                // 通过数字栈获取次数
                int count = numStack.poll();

                // 通过字符串栈获取之前的解码字符串
                StringBuilder outString = strStack.poll();

                // 循环把内层解码的字符串拼接起来
                for (int j = 0; j < count; j++) {
                    
                    // 拼接到 outString 后面，拼接 count 次
                    outString.append(result.toString());
                }

                // 再把得到的结果赋值给 result
                result = outString;
            }
        }

        // 返回结果
        return result.toString();
    }
}

2、Python

class Solution(object):
    def decodeString(self, s):
        # 创建数字栈，在遍历编码字符串过程中记录出现的数字
        numStack = []

        # 创建字符栈，在遍历编码字符串过程中记录出现的字符串
        strStack = []

        # 在遍历字符串的过程中，用来记录访问到字符串之前出现的数字，一开始为 0
        digit = 0

        # 在遍历字符串的过程中，把得到的结果存放到 result 中
        result = ""

        # 循环遍历
        for ch in s:

            # 判断是否为数字字符
            if '0' <= ch <= '9':

                # 将字符转成整型数字
                num = int(ch)

                # 根据提示可知整数的取值范围是三位数，所以存在多位数，需要需要进行数字组合
                digit = digit * 10 + num 

            # 判断是否是字符
            elif ch >= 'a' and ch <= 'z':

                # 说明它就出现一次，可以直接存放到 result 中
                result += ch

            # 判断是否是 "[" 
            elif ch == '[' :

                # 把数字存放到数字栈
                numStack.append(digit)

                # 把外层的解码字符串存放到字符串栈
                strStack.append(result)

                # 开始新的一轮解码，digit 归零
                digit = 0

                # result 重新初始化
                result = ""

            # 判断是否是"]" 
            elif ch == ']':
                # 通过数字栈获取次数
                count = numStack.pop()

                # 通过字符串栈获取之前的解码字符串
                outString = strStack.pop()

                # 循环把内层解码的字符串拼接起来
                for j in range(0,count) : 
                    # 拼接到 outString 后面，拼接 count 次
                    outString += result

                # 再把得到的结果赋值给 result
                result = outString

        # 返回结果
        return result