leetcode题解767-重构字符串

问题描述

给定一个字符串S，检查是否能重新排布其中的字母，使得两相邻的字符不同。
若可行，输出任意可行的结果。若不可行，返回空字符串。

示例 1:
输入: S = “aab”
输出: “aba”
示例 2:
输入: S = “aaab”
输出: “” 注意:

S 只包含小写字母并且长度在[1, 500]区间内。

解题思路

重构字符串时，需要根据每个字母在字符串中出现的次数处理每个字母放置的位置。如果出现次数最多的字母可以在重新排布之后不相邻，则可以重新排布字母使得相邻的字母都不相同。如果出现次数最多的字母过多，则无法重新排布字母使得相邻的字母都不相同。

假设字符串的长度为 n，如果可以重新排布成相邻的字母都不相同的字符串，每个字母最多出现多少次？

当 n 是偶数时，有 n/2 个偶数下标和 n/2 个奇数下标，因此每个字母的出现次数都不能超过 n/2 次，否则出现次数最多的字母一定会出现相邻。

当 n是奇数时，由于共有 (n+1)/2 个偶数下标，因此每个字母的出现次数都不能超过 (n+1)/2 次，否则出现次数最多的字母一定会出现相邻。

由于当 n是偶数时，在整数除法下满足 n/2 和 (n+1)/2 相等，因此可以合并 n 是偶数与 n 是奇数的情况：如果可以重新排布成相邻的字母都不相同的字符串，每个字母最多出现 (n+1)/2 次。

基于此，我们可以使用基于最大堆的贪心算法
维护最大堆存储字母，堆顶元素为出现次数最多的字母。首先统计每个字母的出现次数，然后将出现次数大于 0 的字母加入最大堆。

当最大堆的元素个数大于 1 时，每次从最大堆取出两个字母，拼接到重构的字符串，然后将两个字母的出现次数分别减 1，并将剩余出现次数大于 0 的字母重新加入最大堆。由于最大堆中的元素都是不同的，因此取出的两个字母一定也是不同的，将两个不同的字母拼接到重构的字符串，可以确保相邻的字母都不相同。

如果最大堆变成空，则已经完成字符串的重构。如果最大堆剩下 1 个元素，则取出最后一个字母，拼接到重构的字符串。

而最大堆的实现的数据结构是PriorityQueue.实现这个数据结构我们需要写一个比较器Comparator，比较器的具体实现如代码所述

代码实现

class Solution {
    public String reorganizeString(String S) {
        final int alpha[]=new int[26];
		int len=S.length();
		for(int i=0;i<len;i++){
			char ch=S.charAt(i);
			alpha[ch-'a']++;
		}
		//判断有没有可能有的字符出现超过(n+1)/2的次数
		int maxOccur=alpha[0];
		for(int i=0;i<alpha.length;i++){
			if(alpha[i]>maxOccur){
				maxOccur=alpha[i];
			}
		}
		if(maxOccur>((len+1)/2)){
			return "";
		}
        //使用优先级队列，队列的比较器为按照alpha的值从大到小进行排列，这里面参数没有数组，但其实用到了数组
		PriorityQueue<Character> queue=new PriorityQueue<>(new Comparator<Character>(){
			@Override
			public int compare(Character o1, Character o2) {
				return alpha[o2-'a']-alpha[o1-'a'];
			}
		});
        //将元素一个一个的加入进去
		for(int i=0;i<26;i++){
			if(alpha[i]>0){
				queue.offer((char) ('a'+i));
			}
		}
        //使用StringBuilder，拼接效率更高
		StringBuilder result=new StringBuilder();
        /*这里为什么size()大于1，因为下面我们每次取出两个元素，如果size()大于0，当为奇数的时候，最终size等于1，无法取出两个元素*/
		while(queue.size()>1){
            /*
            每次取出队列中两个出现次数最多的两个字符，然后添加到结果字符串中，并且更新alpha数组的值
            最后如果这两个字符对应的alpha数组的值仍然大于1，就需要重新添加到队列中进行比较
            */
			char ch1=queue.poll();
			char ch2=queue.poll();
			result.append(ch1);
			result.append(ch2);
			alpha[ch1-'a']--;
			alpha[ch2-'a']--;
			if(alpha[ch1-'a']>0){
				queue.offer(ch1);
			}
			if(alpha[ch2-'a']>0){
				queue.offer(ch2);
			}
		}
        //可能while循环结束之后，因为奇数的缘故，最后队列中可能还有元素
		if(queue.size()>0){
			result.append(queue.poll());
		}
		return result.toString();
    }
}