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LeetCode-Z 字形变换（006）

article 2024/12/28 10:31:25

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);

二.示例

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"

三.提示：

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

四.解法:

方法一：模拟

我们用一个二维数组 g 来模拟 Z 字形排列的过程，其中 g[i][j] 表示第 i 行第 j 列的字符。初始时 i=0，另外我们定义一个方向变量 k，初始时 k=−1，表示向上走。

我们从左到右遍历字符串 s，每次遍历到一个字符 c，将其追加到 g[i] 中，如果此时 i=0 或者 i=numRows−1，说明当前字符位于 Z 字形排列的拐点，我们将 k 的值反转，即 k=−k。接下来，我们将 i 的值更新为 i+k，即向上或向下移动一行。继续遍历下一个字符，直到遍历完字符串 s，我们返回 g 中所有行拼接后的字符串即可。

时间复杂度 O(n)，空间复杂度 O(n)。其中 n 为字符串 s 的长度。

五.代码

Java代码

class Solution {
    public String convert(String s, int numRows) {
        // 如果只有一行，直接返回原字符串
        if (numRows == 1) {
            return s;
        }
        
        // 创建一个 StringBuilder 数组，每个 StringBuilder 用于存储一行的字符
        StringBuilder[] g = new StringBuilder[numRows];
        // 初始化每个 StringBuilder
        Arrays.setAll(g, k -> new StringBuilder());
        
        // i 表示当前行索引，k 表示方向（向下为1，向上为-1）
        int i = 0, k = -1;
        
        // 遍历字符串中的每个字符
        for (char c : s.toCharArray()) {
            // 将字符添加到当前行的 StringBuilder 中
            g[i].append(c);
            
            // 如果到达第一行或最后一行，改变方向
            if (i == 0 || i == numRows - 1) {
                k = -k;
            }
            
            // 根据方向更新行索引
            i += k;
        }
        
        // 将所有行的 StringBuilder 合并成一个字符串并返回
        return String.join("", g);
    }
}

注释说明
    ·特殊情况处理：如果 numRows 为 1，直接返回原字符串，因为不需要进行 Z 字形转换。
    ·StringBuilder 数组：用于存储每一行的字符，最终将这些行合并成结果字符串。
    ·方向控制：使用变量 k 控制当前字符的添加方向，k 为 1 表示向下，-1 表示向上。
    ·字符遍历：遍历字符串 s 中的每个字符，将其添加到对应行的 StringBuilder 中。
    ·合并结果：使用 String.join 方法将所有行的 StringBuilder 合并成一个完整的字符串。