模拟算法（模拟算法 == 依葫芦画瓢）万字
模拟算法
- 基本思想
- 引入算法题
-
- 替换所有的问号
- 提莫攻击
- Z字形变换
- 外观数列
- 数青蛙
基本思想
模拟算法 == 依葫芦画瓢解题思维要么通俗易懂，要么就是找规律，主要难度在于将思路转换为代码。
- 特点：相对于其他算法思维，思路比较简单（没有很多的弯弯绕绕，考察的是代码能力）。
- 大致做题流程
- 模拟算法流程
（一定要在演草纸上过一遍 - 容易忽略细节） - 把流程转换为代码
- 模拟算法流程
引入算法题
替换所有的问号
链接:https://leetcode.cn/problems/replace-all-s-to-avoid-consecutive-repeating-characters/description/
给你一个仅包含小写英文字母和 ‘?’ 字符的字符串 s，请你将所有的 ‘?’ 转换为若干小写字母，使最终的字符串不包含任何 连续重复 的字符。
注意： 你不能修改非 ‘?’ 字符。
题目测试用例保证除 ‘?’ 字符之外，不存在连续重复的字符。
在完成所有转换（可能无需转换）后返回最终的字符串。如果有多个解决方案，请返回其中任何一个。可以证明，在给定的约束条件下，答案总是存在的。
示例 1：
输入：s = “?zs”
输出："azs"
解释：该示例共有 25 种解决方案，从 "azs" 到 "yzs" 都是符合题目要求的。只有 "z" 是无效的修改，因为字符串 "zzs" 中有连续重复的两个 'z'。
题目分析：
题目讲的很清楚，就是替换 '?' ，使其变为小写字母，并需保证无连续重复字符。
解题：
- 1、模拟算法流程
容易忽略细节：最左端与最右端两种情况。
- 2、把流程转换为代码
class Solution {
public:
string modifyString(string s) {
int size = s.size();
for(int i = 0; i < size; i++)
{
if(s[i] == '?')
{
for(char ch = 'a'; ch <= 'z'; ch++)
{
if((i == 0 || s[i - 1] != ch) && (i == size - 1 || s[i + 1] != ch))
s[i] = ch;
}
}
}
return s;
}
};
提莫攻击
链接：https://leetcode.cn/problems/teemo-attacking/description/
在《英雄联盟》的世界中，有一个叫 “提莫” 的英雄。他的攻击可以让敌方英雄艾希（编者注：寒冰射手）进入中毒状态。
当提莫攻击艾希，艾希的中毒状态正好持续 duration 秒。
正式地讲，提莫在 t 发起攻击意味着艾希在时间区间 [t, t + duration - 1]（含 t 和 t + duration - 1）处于中毒状态。如果提莫在中毒影响结束 前 再次攻击，中毒状态计时器将会 重置 ，在新的攻击之后，中毒影响将会在 duration 秒后结束。
给你一个 非递减 的整数数组 timeSeries ，其中 timeSeries[i] 表示提莫在 timeSeries[i] 秒时对艾希发起攻击，以及一个表示中毒持续时间的整数 duration 。
返回艾希处于中毒状态的 总 秒数。
示例 2：
输入：timeSeries = [1,2], duration = 2
输出：3
解释：提莫攻击对艾希的影响如下：
第 1 秒：提莫攻击艾希并使其立即中毒。中毒状态会维持 2 秒，即第 1 秒和第 2 秒。
第 2 秒：提莫再次攻击艾希，并重置中毒计时器，艾希中毒状态需要持续 2 秒，即第 2 秒和第 3 秒。
艾希在第 1、2、3 秒处于中毒状态，所以总中毒秒数是 3 。
题目分析：
题目讲的很清楚，就是计算中毒的有效时间，但是中毒是有时效的，并且时间可能重叠。
解题：
- 1、模拟算法流程
容易忽略细节：两次投毒时间之间的时间与，中毒有效时间duration的关系。
- 2、把流程转换为代码
class Solution {
public:
int findPoisonedDuration(vector<int>& timeSeries, int duration) {
int ret = 0;
for(int i = 0; i < timeSeries.size() - 1; i++)
{
int tmp = timeSeries[i + 1] - timeSeries[i];
if(tmp >= duration)
ret += duration;
else
ret += tmp;
}
ret += duration;
return ret;
}
};
Z字形变换
链接：https://leetcode.cn/problems/zigzag-conversion/
将一个给定字符串 s 根据给定的行数 numRows ，以从上往下、从左到右进行 Z 字形排列。
比如输入字符串为 “PAYPALISHIRING” 行数为 3 时，排列如下：
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：“PAHNAPLSIIGYIR”。
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 = “PAYPALISHIRING”, numRows = 3
输出：“PAHNAPLSIIGYIR”
题目分析：
题目讲的很清楚，从上往下、从左到右进行Z 字形排列。之后，从左往右逐行读取。
解题：
- 1、模拟算法流程
最直接暴力的方式就是：利用二维数组进行解题 - 可想而知空间复杂度与时间复杂度都是极高的！
99.99%的模拟题的优化方式都是找规律。
以此可以发现一个规律。
- 2、把流程转换为代码
class Solution {
public:
string convert(string s, int numRows) {
if(numRows == 1)
return s;
int size = s.size();
int d = 2 * numRows - 2;
string ret;
// 第一行
for(int i = 0; i < size; i += d)
{
ret += s[i];
}
// (1, numRows - 1)行
for(int k = 1; k < numRows - 1; k++)
{
for(int i = k, j = d - k; i < size; i += d, j += d)
{
if(i < size)
ret += s[i];
if(j < size)
ret += s[j];
}
}
// 第numRows - 1行
for(int i = numRows - 1; i < size; i += d)
{
ret += s[i];
}
return ret;
}
};
外观数列
链接:https://leetcode.cn/problems/count-and-say/description/
给定一个正整数 n ，输出外观数列的第 n 项。
「外观数列」是一个整数序列，从数字 1 开始，序列中的每一项都是对前一项的描述。
你可以将其视作是由递归公式定义的数字字符串序列：
- countAndSay(1) = “1”
- countAndSay(n) 是对 countAndSay(n-1) 的描述，然后转换成另一个数字字符串。
前五项如下：
1、 1
2、 11
3、 21
4、 1211
5、 111221
第一项是数字 1
描述前一项，这个数是 1 即 “ 一 个 1 ”，记作 “11”
描述前一项，这个数是 11 即 “ 二 个 1 ” ，记作 “21”
描述前一项，这个数是 21 即 “ 一 个 2 + 一 个 1 ” ，记作 “1211”
描述前一项，这个数是 1211 即 “ 一 个 1 + 一 个 2 + 二 个 1 ” ，记作 “111221”
要描述一个数字字符串，首先要将字符串分割为最小数量的组，每个组都由连续的最多相同字符组成。然后对于每个组，先描述字符的数量，然后描述字符，形成一个描述组。要将描述转换为数字字符串，先将每组中的字符数量用数字替换，再将所有描述组连接起来。
例如，数字字符串 “3322251” 的描述如下图：
示例 1：
输入：n = 1
输出："1"
解释：这是一个基本样例。
题目分析：
题目讲的很清楚，从上往下、从左到右下一行是上一行的元素描述。
解题：
- 1、模拟算法流程
该题通过寻找发现并无任何规律，是模拟 + 双指针的方法。
- 模拟： 依葫芦画瓢，对上一行数据进行描述。
- 双指针： 通过
分三块，分为[已被记录区域]，[等待记录区域]，[等得被记录区域]。 - 2、把流程转换为代码
class Solution {
public:
string countAndSay(int n) {
string ret = "1";
for(int i = 1; i < n; i++)
{
string tmp;
int left = 0, right = 0;
while(right < ret.size())
{
while(right < ret.size() && ret[left] == ret[right]) right++;
tmp += to_string(right - left);
tmp += ret[left];
left = right;
}
ret = tmp;
}
return ret;
}
};
数青蛙
链接:https://leetcode.cn/problems/minimum-number-of-frogs-croaking/description/
给你一个字符串 croakOfFrogs，它表示不同青蛙发出的蛙鸣声（字符串 “croak” ）的组合。由于同一时间可以有多只青蛙呱呱作响，所以 croakOfFrogs 中会混合多个 “croak” 。
请你返回模拟字符串中所有蛙鸣所需不同青蛙的最少数目。
要想发出蛙鸣 “croak”，青蛙必须 依序 输出 ‘c’, ’r’, ’o’, ’a’, ’k’ 这 5 个字母。如果没有输出全部五个字母，那么它就不会发出声音。如果字符串 croakOfFrogs 不是由若干有效的 “croak” 字符混合而成，请返回 -1 。
示例 1：
输入：croakOfFrogs = “croakcroak”
输出：1
解释：一只青蛙 “呱呱” 两次
题目分析：
需要按序组成以此青蛙叫"croak"，才算一只青蛙，但是一只叫完的青蛙可以再接着再"croak"一次，所以青蛙的数量不算增加！
解题：
- 1、模拟算法流程
需要使用到
哈希
当遇到 ‘r’ ‘o’ ‘a’ ‘k’ 这四个字符的时候，我们要去看看每⼀个字符对应的前驱字符，有没有青蛙叫出来。如果有青蛙叫出来，那就让这个青蛙接下来喊出来这个字符；如果没有，直接返回 -1 ；
当遇到 ‘c’ 这个字符的时候，我们去看看 ‘k’ 这个字符有没有青蛙叫出来。如果有，就让这个青蛙继续去喊 ‘c’ 这个字符；如果没有的话，就重新搞⼀个青蛙。
总结：
r, o, a, k：找一下前驱字符，是否在哈希表中存在？存在：前驱--，当前++。不存在：返回-1。
c：找最后一个字符，是否在哈希表中存在？存在：最后一个--，当前++。不存在：当前++。
- 2、把流程转换为代码
class Solution {
public:
int minNumberOfFrogs(string croakOfFrogs) {
vector<int> hash(5, 0);
string tmp = "croak";
int n = tmp.size();
unordered_map<char, int> index; //[x, x这个字符对应的下标]
for(int i = 0; i < n; i++)
index[tmp[i]] = i;
for(auto ch : croakOfFrogs)
{
if(ch == 'c')
{
if(hash[n - 1] != 0) hash[n - 1]--;
hash[0]++;
}
else
{
int i = index[ch];
if(hash[i - 1] == 0)
return -1;
hash[i - 1]--;
hash[i]++;
}
}
for(int i = 0; i < n - 1; i++)
{
if(hash[i] != 0)
return -1;
}
return hash[4];
}
};