极客笔记C++ 根据给定的关系替换字符所形成的字典序最小字符串
介绍
根据给定的关系替换字符来制作字典序最小的字符串是个有趣的挑战。目标是修改输入字符串中的字符，按照需要的替换规则，以得到最小的字典序。在本文中，我们将使用C++来解决这个问题。
我们将探讨三种处理此问题的方法，每种方法都使用了独特的技术和算法方法。这些方法旨在为理解问题提供不同的见解，考虑到效率、复杂度和执行的便利性等因素。
方法1：蛮力法
蛮力法包括生成按照给定关系替换字符的给定字符串的所有可能阶段。我们可以使用C++ STL中的next_permutation函数来生成这些变化。然后，我们将每个阶段与当前的字典序最小字符串进行比较，并在找到更小的阶段时进行更新。
算法
- 步骤1 - 用初始字符串初始化名为smallest的字符串变量。
-
步骤2 - 创建第一个字符串的所有变化。
-
步骤3 - 对于每个阶段，根据给定的关系强调并相应地替换字符。
-
步骤4 - 将修改后的变化与当前最小字符串进行比较，并在找到较小的字符串时进行更新。
-
步骤5 - 重复步骤2-4，直到检查完所有变化。
-
步骤6 - 返回最终的最小字符串。
示例
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;
string getLexicographicallySmallest(string str, string relation) {
string smallest = str;
sort(relation.begin(), relation.end());
do {
string temp = str;
for (int i = 0; i < relation.length(); i += 2) {
replace(temp.begin(), temp.end(), relation[i], relation[i + 1]);
}
if (temp < smallest) {
smallest = temp;
}
} while (next_permutation(str.begin(), str.end()));
return smallest;
}
int main() {
string str = "abccba";
string relation = "abcxyz";
string smallestString = getLexicographicallySmallest(str, relation);
cout << "Lexicographically Smallest String: " << smallestString << endl;
return 0;
}
输出
Lexicographically Smallest String: abccba
方法二：贪心法
贪心法是基于给定连接在字符串中迭代替换字符的方法。我们从最左边的字符开始，并检查是否可以替换为较小的字符。如果可以，我们进行替换并继续这个过程，直到不能再进行替换为止。
算法
- 步骤1 - 从左到右遍历第一个字符串。
-
步骤2 - 对于每个字符，检查是否有更小的替换字符在给定连接中可用。
-
步骤3 - 如果找到了更小的字符，替换当前字符。
-
步骤4 - 调用getLexicographicallySmallest()函数，并将其结果值传递给名为smalleststring的变量。
-
步骤5 - 将调整后的字符串作为字典序最小的字符串返回。
示例
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;
string getLexicographicallySmallest(string str, string relation) {
sort(relation.begin(), relation.end());
for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
for (int j = 0; j < relation.length(); j += 2) {
if (str[i] == relation[j] && relation[j + 1] < str[i]) {
str[i] = relation[j + 1];
}
}
}
return str;
}
int main() {
string str = "abccba";
string relation = "abcxyz";
string smallestString = getLexicographicallySmallest(str, relation);
cout << "Lexicographically Smallest String: " << smallestString << endl;
return 0;
}
输出
Lexicographically Smallest String: abccba
方法三：优先队列方法
优先队列方法包括使用优先队列根据给定的连接方式对字符串的字符进行排序。我们遍历字符串的字符，并将它们入队到优先队列中。然后，我们从优先队列中出队字符，并构建字典序最小的字符串。
算法
- 步骤1 - 初始化一个优先队列，根据给定的连接方式对字符进行排序。
-
步骤2 - 将初始字符串中的所有字符入队到优先队列中。
-
步骤3 - 迭代第一个字符串的字符。
-
步骤4 - 对于每个字符，从优先队列中出队最小的字符，并与来自原始字符串的字符进行比较。
-
步骤5 - 如果在给定连接中有较小的替换字符可用，则将其入队到优先队列中。
-
步骤6 - 重复步骤4-5，直到处理完所有字符。
-
步骤7 - 通过从优先队列中出队所有字符来构造字典序最小的字符串。
-
步骤8 - 反转字符串以得到正确的顺序。
-
步骤9 - 返回字典序最小的字符串。
例子
#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;
string getLexicographicallySmallest(string str, string relation) {
vector<char> replacements(26, '#'); // Initialize replacements with a placeholder character '#'
for (int i = 0; i < relation.length(); i += 2) {
char curr = relation[i];
char repl = relation[i + 1];
if (replacements[curr - 'a'] == '#') {
replacements[curr - 'a'] = repl;
} else {
replacements[curr - 'a'] = min(replacements[curr - 'a'], repl);
}
}
for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
if (replacements[str[i] - 'a'] != '#' && replacements[str[i] - 'a'] < str[i]) {
str[i] = replacements[str[i] - 'a'];
}
}
return str;
}
int main() {
string str = "abccba";
string relation = "abcxyz";
string smallestString = getLexicographicallySmallest(str, relation);
cout << "Lexicographically Smallest String: " << smallestString << endl;
return 0;
}
输出
Lexicographically Smallest String: abccba
结论
总之，我们研究了三种不同的 C++ 方法，通过替换符合特定关系的字符来生成词法上可忽略的字符串。暴力方法创建了所有阶段，贪婪方法迭代地替换字符，需求队列方法使用需求队列形成最小的字符串。尽管采用不同的方法，但所给的输入始终产生了相同的输出“abccba”。每种方法都有优势，并根据问题的限制和输入的规模来选择合适的方法。理解和实现这些方法可以有效解决基于特定关系的字符串操作相关问题。