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leetcode68:文本左右对齐

给定一个单词数组 words 和一个长度 maxWidth ,重新排版单词,使其成为每行恰好有 maxWidth 个字符,且左右两端对齐的文本。

你应该使用 “贪心算法” 来放置给定的单词;也就是说,尽可能多地往每行中放置单词。必要时可用空格 ' ' 填充,使得每行恰好有 maxWidth 个字符。

要求尽可能均匀分配单词间的空格数量。如果某一行单词间的空格不能均匀分配,则左侧放置的空格数要多于右侧的空格数。

文本的最后一行应为左对齐,且单词之间不插入额外的空格。

注意:

  • 单词是指由非空格字符组成的字符序列。
  • 每个单词的长度大于 0,小于等于 maxWidth
  • 输入单词数组 words 至少包含一个单词。

示例 1:

输入: words = ["This", "is", "an", "example", "of", "text", "justification."], maxWidth = 16
输出:
["This    is    an","example  of text","justification.  "
]

示例 2:

输入:words = ["What","must","be","acknowledgment","shall","be"], maxWidth = 16
输出:
["What   must   be","acknowledgment  ","shall be        "
]
解释: 注意最后一行的格式应为 "shall be    " 而不是 "shall     be",因为最后一行应为左对齐,而不是左右两端对齐。       第二行同样为左对齐,这是因为这行只包含一个单词。

示例 3:

输入:words = ["Science","is","what","we","understand","well","enough","to","explain","to","a","computer.","Art","is","everything","else","we","do"],maxWidth = 20
输出:
["Science  is  what we","understand      well","enough to explain to","a  computer.  Art is","everything  else  we","do                  "
]

提示:

  • 1 <= words.length <= 300
  • 1 <= words[i].length <= 20
  • words[i] 由小写英文字母和符号组成
  • 1 <= maxWidth <= 100
  • words[i].length <= maxWidth

步骤 1:问题定义和条件分析

本题要求给定一个单词数组 words 和一个最大宽度 maxWidth,将单词重新排列,形成左右对齐的文本块,每行的宽度恰好等于 maxWidth。具体要求为:

  1. 左右对齐:每行的字符宽度需要恰好为 maxWidth
  2. 单词间空格分布:每行内单词间的空格尽量均匀分布;如果无法完全均匀分配,左边的空格比右边多。
  3. 特殊行规则:最后一行需要左对齐,且单词间不需插入额外空格。

输入输出条件

  • 输入:
    • words 是包含单词的数组, 1 <= words.length <= 300,且每个单词长度 1 <= words[i].length <= 20
    • maxWidth 是每行的字符数,1 <= maxWidth <= 100
  • 输出:
    • 返回一个字符串列表,每个字符串代表排版后的每行内容。

边界条件

  1. 所有单词恰好可以在一行显示。
  2. 单词个数较少或特别多时可能出现空格数量不均匀的情况。
  3. 每行的字符数需要恰好满足 maxWidth,包括空格。

步骤 2:解决方案设计

我们采用贪心算法,逐行构建符合 maxWidth 宽度的字符串。解决思路分为以下步骤:

  1. 逐行放置单词:从 words 中尽可能多地取出单词来填充当前行,直至超过 maxWidth
  2. 计算空格分布
    • 对于每行,计算放置的单词总长度,计算空格总数。
    • 如果不是最后一行,将空格尽量均匀分布在单词之间,若有剩余空格则分配到前面的单词间。
  3. 处理特殊行:最后一行按左对齐规则排版,在单词之间不插入额外空格,右侧用空格填充至 maxWidth

时间复杂度:O(N)

  • 我们遍历 words 数组,每个单词只处理一次,因此时间复杂度为 O(N),其中 N 为 words 数量。

空间复杂度:O(N)

  • 输出字符串的空间复杂度为 O(N),因为我们生成一个新的字符串列表。

步骤 3:代码实现

步骤 4:算法优化和启发

通过这个问题,我们可以看到贪心算法在空间分配、文本排版等问题中的适用性。贪心策略的优点是简单且效率高,能够迅速找到局部最优解。该方法在大规模文本或页面排版中非常适用,比如在 Web 排版、电子书格式化等领域,能有效提高排版速度和质量。

此外,该算法展示了如何处理边界情况,比如空格不均匀分布和多余空格填充问题,这对文字处理类算法有借鉴意义。


步骤 5:实际应用场景

在现代排版系统中,该算法有广泛的应用。例如:

示例应用新闻内容管理系统 (CMS)

  • 在新闻、社交媒体、网站上,将文章排版成对齐、阅读体验良好的段落尤为重要。
  • 使用此算法可确保文章段落在屏幕或打印页上对齐,提升用户的阅读体验。具体实现时,系统可以根据用户设备或阅读偏好,调整 maxWidth 以适应不同分辨率的设备。

总结来看,这类文本对齐算法对于排版的精确控制非常重要,在内容展示与管理系统、电子书编辑软件中都能找到直接应用。

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