Python 连续出现k次字符

连续出现的字符是指一个接一个地出现的字符。k长度连续字符意味着同一个字符连续出现k次。在本文中，我们将采用几种方法来实现它。我们将从使用循环语句的蛮力方法开始。接下来，我们将使用正则表达式、滑动窗口技术等进行相同的操作。滑动窗口是一种更好和更优化的方法来查找k长度连续字符。Numpy库还提供了采用类似技术的方法。

使用蛮力法

蛮力法是一种简单的算法，我们可以毫无顾虑地想到而不去关注优化。对于我们的例子，我们可以采用以下方法：

• 初始化一个空列表。

• 迭代字符串。由于我们需要找到k个连续字符，迭代n-k+1次就足够了。

• 接下来，对每次迭代取出包含下一个k个字符的子字符串。

• 将其转换为集合并找到长度。如果长度为1，则序列中的所有字符都是相同的。将结果添加到列表中。

示例

在以下示例中，我们定义了一个名为find_consecutive_characters的函数。它以字符串和值k作为参数。接下来，我们定义了一个名为result的空列表。我们迭代了n-k+1次。在每次迭代下，我们使用字符串索引方法获取字符串的长度为k的子字符串。我们使用set函数访问子字符串的唯一字符。我们使用len方法找到子字符串的长度，并检查是否等于1。如果是，我们将子字符串添加到列表中。

def find_consecutive_characters(string, k):
    n = len(string)
    result = []

    for i in range(n - k + 1):
        substring = string[i:i+k]
        if len(set(substring)) == 1:
            result.append(substring)

    return result

test_string="aaabcedfffghikkk"
k=3
print(f"Consecutive characters with length {k} are: {find_consecutive_characters(test_string, k)}")

输出

Consecutive characters with length 3 are: ['aaa', 'fff', 'kkk']

使用re库

Python中的re库是一个强大的工具，支持正则表达式。正则表达式通常被缩写为regex或regexp，它们是基于特定规则匹配和操作文本字符串的模式。该库允许我们在字符串中搜索模式、提取特定部分的字符串、替换字符串等。虽然我们也可以构建类似的逻辑，但re库提供了最优和最佳的解决方案。

示例

在下面的代码中，在导入re库后，我们创建了一个名为find_consecutive_characters的函数，该函数接受字符串的名称和长度k作为参数。接下来，我们将我们的模式定义为一个字符串，并将其存储在pattern变量中。我们使用re库的”findall”方法找到所有具有该模式的子字符串。它返回一个包含元组的列表。每个元组包含两个组件，第一个是完全匹配，第二个是捕获的元素。我们使用列表推导将元组列表的第一个元素添加到列表中。我们从函数中返回结果。我们使用一个值为k的字符串进行测试。我们调用函数并打印结果。

import re

def find_consecutive_characters(string, k):
    pattern = r"((.)\2{%d})" % (k - 1)
    result = re.findall(pattern, string)
    result = [match[0] for match in result]

    return result

test_string="abdffghttpplihdf"
k=2
print(f"Consecutive characters with length {k} are: {find_consecutive_characters(test_string, k)}")

输出

Consecutive characters with length 2 are: ['ff', 'tt', 'pp']

使用滑动窗口

滑动窗口是一种常用的编程技术，我们可以用它来在一个序列的数组或类似列表的对象中搜索模式。你应该通过滑动来滑动一个固定长度的窗口在数据中。当处理子数组、子字符串等时，这种方法特别重要。对于我们的问题，我们想要找到具有相同字符和长度k的子序列。因此，滑动窗口可能是一个很好的选择。

示例

在下面的代码中，我们创建了一个名为find_consecutive_characters的非空函数，它返回k个连续字符的列表。在这个函数下面，我们首先定义了一个空列表result，然后使用前k个元素a和set方法将其转换为集合。如果集合的长度为1，我们将子字符串添加到初始化的列表中。然后，我们对剩下的子字符串实现了类似的算法。我们返回了列表。

def find_consecutive_characters(string, k):
    n = len(string)
    result = []
    window = string[:k]
    if len(set(window)) == 1:
        result.append(window)
    for i in range(k, n):
        window = window[1:] + string[i]
        if len(set(window)) == 1:
            result.append(window)   
    return result
test_string="xxxxangduuuu"
k=4
print(f"Consecutive characters with length {k} are: {find_consecutive_characters(test_string, k)}")

输出

Consecutive characters with length 4 are: ['xxxx', 'uuuu']

使用Numpy库

Numpy是Python中常用的数值计算库。该库允许程序员使用Numpy数组进行操作。这些数组的实现效率高，因此成为程序员们的流行选择。NumPy库有一个功能可以高效地处理滑动窗口。因此，我们可以利用内置方法生成长度为k的连续字符。

示例

在下面的代码中，我们导入了Numpy库。我们创建了一个名为find_consecutive_characters的函数，该函数将字符串和长度k作为参数。在函数下面，我们使用了”frombuffer”方法将字符串转换为Numpy数组。我们使用了滑动窗口视图方法来实现字符的滑动窗口。接下来，我们使用了列表推导技术，只有当窗口中唯一字符的计数为1时，才将元素添加到列表中。

import numpy as np
def find_consecutive_characters(string, k):
    arr = np.frombuffer(string.encode(), dtype=np.uint8)
    windows = np.lib.stride_tricks.sliding_window_view(arr, k)
    result = [window.tobytes().decode() for window in windows if np.unique(window).size == 1]
    return result

test_string="xxxxangduuuu"
k=4
print(f"Consecutive characters with length {k} are: {find_consecutive_characters(test_string, k)}")

输出

Consecutive characters with length 4 are: ['xxxx', 'uuuu']

结论

在本文中，我们了解了如何查找字符串的k长度连续字符。我们可以为此定义逻辑。否则，Python有几个库和包可以帮助我们做这个。我们首先看到了暴力解法。暴力解法很容易理解，但可能效率低下，像“re”这样的库可以让我们实现更简单的算法。我们还可以使用滑动窗口方法，这是一种常用的编程技巧。