C++程序 计算机领域的最小旋转次数的字符串

引言

计算机领域中，常常需要对字符串进行操作。在一些特定的场景下，需要对某个字符串进行旋转，并且要求旋转后的字符串与原字符串相比，最小的旋转次数。本文将给出一个C++程序字符串，用于计算出最小旋转次数。

最小旋转次数

在计算最小旋转次数之前，需要先了解什么是字符串旋转。字符串旋转就是将一个字符串的左侧字符移到右侧，形成一个新的字符串。

在这里，我们可以看到字符串”abcde”被旋转了3次。其中，第0次旋转后与原字符串相同，第1次旋转后变为”bcdea”，后面的字符被移到了字符串前面。一般地，字符串S的第i次旋转可以表示为：

S(i) = S[idx + i] + S[0 : idx – 1], S[idx : n – 1]

其中，idx为移动长度，n为字符串长度。例如，在上图中，S(3)=”deabc”。

有了字符串的旋转概念后，我们可以引出最小旋转次数的概念。对于给定的字符串S，如果要旋转成最小的字符串S’，那么需要找到一个最小的i，使得S(i)等于S’。这个最小值就是最小旋转次数。

至此，我们可以开始撰写C++程序字符串。

C++程序字符串

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

void getMinRotateTime(string s) {
    // 构造新串
    string doubleS = s + s;
    int n = s.length(), i = 0, j = 1, k;
    // 双指针求解最小前缀
    while (i < n && j < n) {
        for (k = 0; k < n && doubleS[i + k] == doubleS[j + k]; ++k);
        if (k == n) break;
        if (doubleS[i + k] > doubleS[j + k]) {
            i = i + k + 1;
        } else {
            j = j + k + 1;
        }
        if (i == j) ++j; // 避免k为0
    }
    cout << i << endl;
}

int main() {
    string s = "abcdabc";
    getMinRotateTime(s);
    return 0;
}

上述代码用C++语言编写，其中getMinRotateTime函数就是计算最小旋转次数的主函数。我们来仔细分析一下这段代码。

代码解析

1. 构造新串

首先，我们需要构造一个新的字符串doubleS。为什么需要构造新串呢？因为，当我们需要对一个字符串进行旋转时，涉及到了将左侧字符移到右侧这样的操作，这使得问题变得复杂，因为某些字符可能已经移到了最后面。

例如，在字符串”abcde”中，如果要进行1次旋转，则需要将3个字符移到最后，这样最终得到的字符串为”deabc”。如果要进行2次旋转，则需要将4个字符移到最后，这样最终得到的字符串为”eabcd”。在这样的过程中，左侧的字符实际上是在右侧出现的，这就使得问题变得复杂。

因此，我们需要将原字符串连接到自己的结尾，从而构造出新串doubleS。这样，在新串上进行求解，就相当于将左侧字符移到了右侧，并且右侧的字符依然在右侧。

2. 双指针求解最小前缀

接下来，我们需要用双指针来求解最小前缀。首先，我们先定义两个指针i和j，分别指向新串doubleS的前两个位置。然后，我们用一个循环来遍历整个新串：

while (i < n && j < n) {
    // TODO:
}

然后，在这个循环中，我们需要找到一个最小的k，使得S(k)等于最小前缀P。这里，我们可以使用一个for循环来遍历S(k)和P，然后用一个变量k来记录相同字符的数量：

for (k = 0; k < n && doubleS[i + k] == doubleS[j + k]; ++k);
if (k == n) break;

如果找到了最小前缀，则结束循环：

if (k == n) break;

否则，我们需要根据doubleS[i + k]和doubleS[j + k]的大小关系来移动指针i和j：

if (doubleS[i + k] > doubleS[j + k]) {
    i = i + k + 1;
} else {
    j = j + k + 1;
}

如果i等于j，则需要将j加1，以避免k等于0的情况：

if (i == j) ++j;

最后，我们输出i即可得到最小旋转次数。

结论

综上所述，本文给出了一个C++程序字符串，用于计算最小旋转次数。通过构造新串和双指针求解最小前缀的方法，我们可以在O(n)的时间内得到最小旋转次数，实用性较强。