LeetCode刷题第6题【Z 字形变换】---解题思路及源码注释

LeetCode刷题第6题【Z 字形变换】—解题思路及源码注释

一、题目描述

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：

P   A   H   N
A P L S I I G
Y   I   R

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"

示例 2：

输入：s = "PAYPALISHIRING", numRows = 4
输出："PINALSIGYAHRPI"
解释：
P     I    N
A   L S  I G
Y A   H R
P     I

示例 3：

输入：s = "A", numRows = 1
输出："A"

提示：

1 <= s.length <= 1000
s 由英文字母（小写和大写）、‘,’ 和 ‘.’ 组成
1 <= numRows <= 1000

二、解题思路

1、问题理解

该问题要求将一个字符串按 Z 字形排列，并最终从上往下逐行读取，产生一个新的字符串。
要注意：

• 字符串的排列是按照从上往下、从左到右的 Z 字形排列，即每一行会依次存储字符并逐行填充。
• 需要确保 numRows 行的排列和读取方式

2、解题思路

• 中心思想：
  • 我们可以用一个 二维结构（如数组或字符串列表）来存储每一行的字符。
  • 从字符串 s 的每个字符出发，按 Z 字形排列填充这些行，逐行读取字符以构造最终的字符串。
• 具体步骤：
  • 初始化行容器：可以使用一个 vector 或 vector 来存储每一行的字符。
  • 按 Z 字形填充：
    • 用一个变量 currentRow 来追踪当前应填充的行。
    • 用一个布尔变量 goingDown 来判断是向下填充还是向上填充行。
  • 逐行读取并拼接：在填充完所有字符后，我们按行顺序将每行的字符拼接成最终的字符串。

3、边界情况：

• 如果 numRows == 1，即只有一行，则字符串的排列就没有 Z 字形，直接返回原始字符串。
• 如果 numRows >= s.length()，即行数大于或等于字符串长度，字符串就像是一个单行一样，直接返回原始字符串。

三、代码实现及注释

1、源码实现

class Solution {
public:
    std::string convert(std::string s, int numRows) {
        // 边界情况：当行数为1或字符串长度小于等于行数时，直接返回原字符串
        if (numRows == 1 || numRows >= s.length()) {
            return s;
        }
        
        // 初始化一个二维容器（每行一个字符串）
        std::vector<std::string> rows(numRows);
        int currentRow = 0; // 当前行
        bool goingDown = false; // 是否在向下填充行
        
        // 遍历字符串s，将字符依次填充到行中
        for (char c : s) {
            rows[currentRow] += c; // 将字符添加到当前行
            // 如果当前行是第一行或者最后一行，则改变方向
            if (currentRow == 0 || currentRow == numRows - 1) {
                goingDown = !goingDown;
            }
            // 根据方向更新当前行的索引
            currentRow += goingDown ? 1 : -1;
        }
        
        // 将所有行连接成一个新的字符串
        std::string result;
        for (const std::string& row : rows) {
            result += row;
        }
        
        return result;
    }
};

2、代码解释

1、convert 函数：

• 该函数是核心的处理函数，它接收字符串 s 和行数 numRows，然后按 Z 字形排列并返回最终的字符串。

2、rows 容器：

• 使用一个 vector 来存储每一行的字符。每次填充字符时，都会将字符添加到对应的行 rows[currentRow]中。

3、行填充的方向控制：

• 使用 currentRow 来追踪当前行的索引，goingDown 用于标记是否在向下填充行。如果到达顶部或底部，则改变goingDown 的值，反转方向。

4、逐行拼接结果：

• 在填充完所有字符后，我们将每一行的字符拼接成一个最终的字符串，并返回。

四、执行效果

1、时间和空间复杂度分析

时间复杂度：
遍历字符串一次并将字符放入行中，因此时间复杂度是 O(n)，其中 n 是字符串的长度。

空间复杂度：
我们使用了一个 vector 来存储每一行的字符，空间复杂度是 O(n)，其中 n 是字符串的长度。