【Py/Java/C++三种语言详解】LeetCode每日一题240113【贪心】LeetCode2182、构建限制重复的字符串

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LeetCode2182、构建限制重复的字符串

题目描述

给你一个字符串 s 和一个整数 repeatLimit ，用 s 中的字符构造一个新字符串 repeatLimitedString ，使任何字母 连续 出现的次数都不超过 repeatLimit 次。你不必使用 s 中的全部字符。

返回 字典序最大的 repeatLimitedString 。

如果在字符串 a 和 b 不同的第一个位置，字符串 a 中的字母在字母表中出现时间比字符串 b 对应的字母晚，则认为字符串 a 比字符串 b 字典序更大 。如果字符串中前 min(a.length, b.length) 个字符都相同，那么较长的字符串字典序更大。

示例 1：

输入：s = “cczazcc”, repeatLimit = 3
输出：“zzcccac”
解释：使用 s 中的所有字符来构造 repeatLimitedString “zzcccac”。 字母 ‘a’ 连续出现至多 1 次。 字母 ‘c’ 连续出现至多 3 次。 字母 ‘z’ 连续出现至多 2 次。 因此，没有字母连续出现超过 repeatLimit 次，字符串是一个有效的 repeatLimitedString 。 该字符串是字典序最大的 repeatLimitedString ，所以返回 “zzcccac” 。 注意，尽管 “zzcccca” 字典序更大，但字母 ‘c’ 连续出现超过 3 次，所以它不是一个有效的 repeatLimitedString 。

示例 2：

输入：s = “aababab”, repeatLimit = 2
输出：“bbabaa”
解释： 使用 s 中的一些字符来构造 repeatLimitedString “bbabaa”。 字母 ‘a’ 连续出现至多 2 次。 字母 ‘b’ 连续出现至多 2 次。 因此，没有字母连续出现超过 repeatLimit 次，字符串是一个有效的 repeatLimitedString 。 该字符串是字典序最大的 repeatLimitedString ，所以返回 “bbabaa” 。 注意，尽管 “bbabaaa” 字典序更大，但字母 ‘a’ 连续出现超过 2 次，所以它不是一个有效的 repeatLimitedString 。

提示：

• 1 <= repeatLimit <= s.length <= 10(5)
• s 由小写英文字母组成

解题思路

为了使得构建的字符串ans字典序尽可能大，贪心地采取以下策略：

• 优先考虑剩余字符中最大的字符ch，若
  • ch剩余个数ch_num小于等于repeatLimit，则将这ch_num个ch都加入ans末尾
  • ch剩余个数ch_num大于repeatLimit，则将repeatLimit个ch加入ans末尾，接下来必须再插入一个第二大的字符在ans末尾

字符的个数很容易想到用哈希表计数器进行统计。

由于总是要考虑最大的字符或次大的字符，而且一旦最大字符用完，在后续构建中都不能再考虑，很容易想到使用栈来维护上述过程。将细节处理好即可。

代码

Python

# 贪心+栈：O(N/repeatLimit)
class Solution:
    def repeatLimitedString(self, s: str, repeatLimit: int) -> str:
        # 统计s中每个元素的个数并按照字典序进行排序
        stack = sorted([k, v] for k, v in Counter(s).items())
        ans = str()
        while len(stack) > 0:
            # 考虑剩余最大字符ch
            ch, ch_num = stack.pop()
            # 如果ch的个数小于重复限制
            if ch_num <= repeatLimit:
                # 则将其全部加在末尾                
                ans += ch * ch_num
            # 否则
            else:
                # 添加repeatLimit个ch在末尾
                ans += ch * repeatLimit 
                # 如果此时还有其他字符存在，
                # 则添加一个次大字符
                if len(stack) > 0:
                    # 次大字符的个数-1
                    stack[-1][1] -= 1
                    # 在ans末尾添加1个次大字符
                    ans += stack[-1][0]
                    # 若次大字符的个数降为0，则也需要删除
                    if stack[-1][1] == 0:
                        stack.pop()
                # 如果此时栈中已经没有其他字符
                # 说明后面也无法再进行添加，直接退出
                else:
                    break
                # 将删除了repeatLimit个后的ch重新加入栈顶
                stack.append([ch, ch_num - repeatLimit])
        return ans

Java

class Solution {
    public String repeatLimitedString(String s, int repeatLimit) {
        Map<Character, Integer> charCount = new HashMap<>();
        List<Map.Entry<Character, Integer>> stack = new ArrayList<>();

        for (char ch : s.toCharArray()) {
            charCount.put(ch, charCount.getOrDefault(ch, 0) + 1);
        }

        for (Map.Entry<Character, Integer> entry : charCount.entrySet()) {
            stack.add(entry);
        }

        stack.sort(Comparator.comparing(Map.Entry::getKey));

        StringBuilder ans = new StringBuilder();

        while (!stack.isEmpty()) {
            char ch = stack.get(stack.size() - 1).getKey();
            int chNum = stack.get(stack.size() - 1).getValue();
            stack.remove(stack.size() - 1);

            if (chNum <= repeatLimit) {
                ans.append(String.valueOf(ch).repeat(chNum));
            } else {
                ans.append(String.valueOf(ch).repeat(repeatLimit));

                if (!stack.isEmpty()) {
                    stack.get(stack.size() - 1).setValue(stack.get(stack.size() - 1).getValue() - 1);
                    ans.append(stack.get(stack.size() - 1).getKey());
                    if (stack.get(stack.size() - 1).getValue() == 0) {
                        stack.remove(stack.size() - 1);
                    }
                } else {
                    break;
                }

                stack.add(Map.entry(ch, chNum - repeatLimit));
            }
        }

        return ans.toString();
    }
}

C++

class Solution {
public:
    string repeatLimitedString(string s, int repeatLimit) {
        unordered_map<char, int> charCount;
        vector<pair<char, int>> stack;

        for (char ch : s) {
            charCount[ch]++;
        }

        for (const auto& entry : charCount) {
            stack.push_back({entry.first, entry.second});
        }

        sort(stack.begin(), stack.end());

        string ans;

        while (!stack.empty()) {
            char ch = stack.back().first;
            int chNum = stack.back().second;
            stack.pop_back();

            if (chNum <= repeatLimit) {
                ans += string(chNum, ch);
            } else {
                ans += string(repeatLimit, ch);
                
                if (!stack.empty()) {
                    stack.back().second--;
                    ans += stack.back().first;
                    if (stack.back().second == 0) {
                        stack.pop_back();
                    }
                } else {
                    break;
                }

                stack.push_back({ch, chNum - repeatLimit});
            }
        }

        return ans;
    }
};

时空复杂度

时间复杂度：O(N/repeatLimit)。循环大致需要进行N/repeatLimit次。

空间复杂度：O(1)。栈所占空间，最大为26，可视为常数级别空间。

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