模拟算法(4)_外观数列

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模拟算法(4)_外观数列

收录于专栏【经典算法练习】
本专栏旨在分享学习算法的一点学习笔记，欢迎大家在评论区交流讨论💌

目录

1. 题目链接 :

2. 题目描述 :

3. 解法(模拟 + 双指针) :

    题目分析:

    算法思路 :

    代码展示 :

    结果分析 :

---

1. 题目链接 :

OJ链接 : 外观数列

2. 题目描述 :

「外观数列」是一个数位字符串序列，由递归公式定义：

• countAndSay(1) = "1"
• countAndSay(n) 是 countAndSay(n-1) 的行程长度编码。

行程长度编码（RLE）是一种字符串压缩方法，其工作原理是通过将连续相同字符（重复两次或更多次）替换为字符重复次数（运行长度）和字符的串联。例如，要压缩字符串 "3322251" ，我们将 "33" 用 "23" 替换，将 "222" 用 "32" 替换，将 "5" 用 "15" 替换并将 "1" 用 "11" 替换。因此压缩后字符串变为 "23321511"。

给定一个整数 n ，返回 外观数列 的第 n 个元素。

示例 1：

输入：n = 4

输出："1211"

解释：

countAndSay(1) = "1"

countAndSay(2) = "1" 的行程长度编码 = "11"

countAndSay(3) = "11" 的行程长度编码 = "21"

countAndSay(4) = "21" 的行程长度编码 = "1211"

示例 2：

输入：n = 1

输出："1"

解释：

这是基本情况。

提示：

• 1 <= n <= 30

3. 解法(模拟 + 双指针) :

    题目分析:

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"

    算法思路 :

1. 初始化:

        先将 ret 初始化为 "1"，这是 * *"count and say" * *序列的第一项。
2. 迭代构建序列 :

        使用一个外层循环 for (int i = 1; i < n; i++)，这个循环会执行 n - 1 次，因为我们已经有了第一项。每次迭代都会根据当前项生成下一项。
3. 内部逻辑 :

        在每次迭代中，首先定义一个空字符串 tmp，用于存储下一项的内容。
        len 存储当前字符串 ret 的长度，以便在后续处理中使用。
4. 双指针扫描 :

        使用两个指针 left 和 right，初始都指向字符串的开始位置。目的是扫描字符串并统计相邻相同字符的数量。
        内层循环：while(right < len && ret[left] == ret[right]) 用来找到从 left 开始的相同字符的连续个数。right 会向右移动，直到遇到不同的字符或到达字符串末尾。
        一旦 right 指向了不同的字符（或者到达了字符串的末尾），就可以得知从 left 到 right 的字符是相同的，且数量为 right - left。
5. 生成下一项 :

        使用 tmp += to_string(right - left) + ret[left]; 将当前相同字符的数量和字符本身拼接到 tmp 中。例如，如果遇到 "11"，就会在 tmp 中添加 "21"（表示有两个1）。
        更新 left 为 right，准备处理下一个不同的字符。
6. 更新当前项 :

        在内层循环完成后，将 tmp 赋值给 ret，这就构成了新的 * *"count and say" * *项。
7. 返回结果 :

        当外层循环完成后，返回最终构建好的字符串 ret，即为 * *"count and say" * *序列的第 n 项。

    代码展示 :

class Solution {
public:string countAndSay(int n) {//最基本的情况string ret = "1";for(int i = 1; i < n; i++)//解释n - 1次ret即可{string tmp;int len = ret.size();for(int left = 0, right = 0; right < len;){while(right < len && ret[left] == ret[right]) right++;//"11" -> 2个1 -> "21" //to_string是将不同类型的数据变成字符串 tmp += to_string(right - left) + ret[left];left = right;}ret = tmp;}return ret;}
};

    结果分析 :

1. 每次迭代的过程都是对当前字符串的描述，并将描述生成的字符串用于下一次迭代。
2. 时间复杂度 : 虽然每一项的描述可能导致字符串长度的增加，但由于字符的重复性，时间复杂度为 O(2 ^ n)，也就是说随着 n 的增大，生成过程的复杂度会迅速增加。
3. 这个算法的实现既高效又简单，利用了字符串的基本操作和简单的逻辑判断，能够有效生成** "count and say" * *序列。