文本左右对齐

标签: 数组 字符串 模拟

难度: Hard

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

Submission

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class Solution:
    def rearrange(self, words, maxWidth):
        if len(words) == 1:
            return words[0] + " "*(maxWidth-len(words[0]))

        # 一行重排
        remain_length = maxWidth - sum([len(s) for s in words])
        # 间隔数
        cnt = len(words) - 1
        spaces = remain_length // cnt
        extra = remain_length % cnt

        res = ""
        for i, s in enumerate(words):
            res += s
            if i != len(words) - 1:
                res += " " * spaces
            if extra:
                res += " "
                extra -= 1
        return res

    def fullJustify(self, words: List[str], maxWidth: int) -> List[str]:
        res = []
        tmp = []
        i = 0
        cur = 0
        while i < len(words):
            if cur + len(words[i]) > maxWidth:
                res.append(self.rearrange(tmp, maxWidth))
                tmp = []
                cur = 0
            tmp.append(words[i])
            cur += len(words[i])
            cur += 1
            i += 1
        if tmp:
            res.append(self.rearrange(tmp, maxWidth))
        last = [i for i in res[-1].split() if i]
        res[-1] = " ".join(last)+ " "*(maxWidth-len(last)+1-sum([len(s) for s in last]))           
        return res

Explain

该题解使用贪心算法的思路来解决文本左右对齐的问题。首先遍历单词数组，将连续的单词组成一行，直到该行的长度超过最大宽度 maxWidth。对于每一行（最后一行除外），计算出需要插入的空格数，然后将空格尽可能均匀地分配到单词之间。如果空格无法均匀分配，则左侧放置的空格数要多于右侧。最后一行按照左对齐的方式处理，单词之间只插入一个空格，行末填充剩余空格。

时间复杂度: O(n)

空间复杂度: O(n)

class Solution:
    def rearrange(self, words, maxWidth):
        if len(words) == 1:
            # 如果当前行只有一个单词，直接返回单词加上行末空格
            return words[0] + " "*(maxWidth-len(words[0]))

        # 计算当前行单词总长度和剩余空格数
        remain_length = maxWidth - sum([len(s) for s in words]) 
        # 计算单词间隔数
        cnt = len(words) - 1
        # 计算每个间隔的基本空格数
        spaces = remain_length // cnt
        # 计算额外的空格数
        extra = remain_length % cnt

        res = ""
        for i, s in enumerate(words):
            res += s
            if i != len(words) - 1:
                # 在单词之间插入基本空格
                res += " " * spaces
            if extra:
                # 在左侧插入额外的空格
                res += " "
                extra -= 1
        return res

    def fullJustify(self, words: List[str], maxWidth: int) -> List[str]:
        res = []
        tmp = []
        i = 0
        cur = 0
        while i < len(words):
            if cur + len(words[i]) > maxWidth:
                # 当前行已满，重新排版并添加到结果中
                res.append(self.rearrange(tmp, maxWidth))
                tmp = []
                cur = 0
            # 将当前单词添加到临时行中
            tmp.append(words[i])
            cur += len(words[i])
            cur += 1
            i += 1
        if tmp:
            # 处理最后一行
            res.append(self.rearrange(tmp, maxWidth))
        # 对最后一行进行左对齐处理
        last = [i for i in res[-1].split() if i]
        res[-1] = " ".join(last)+ " "*(maxWidth-len(last)+1-sum([len(s) for s in last]))
        return res

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在这个计算中，`sum([len(s) for s in words])`计算的是当前行所有单词的总字符数。从这个总数中减去之后得到的是剩余的空间，用于填充空格。然而这种计算方式实际上没有直接考虑到在单词间至少需要一个空格的需求。这是因为在后续的代码中，通过调整`cur`变量的值（每加入一个单词时，`cur += 1`）来间接考虑了最少一个空格的需求。因此，当计算剩余空格时，实际上是在考虑在基本的一个空格之外需要填充的额外空格数。

最后一行在文本左右对齐的上下文中通常有不同的格式要求。对于非最后一行，文本需要尽可能均匀地分布空格以达到两边对齐的效果。而对于最后一行，按照常规排版习惯，仅需要将所有单词左对齐，并在行末填充剩余空格，无需两边对齐。这种处理方式符合大多数文本编辑和阅读的视觉习惯和实际应用需求，使得整篇文档在视觉结束时显得整洁。

在题解中，如果某行只有一个单词，`cnt`（单词间隔数）会是0，这会导致在执行`remain_length % cnt`时发生除以零的错误。不过，题解中已经通过特殊处理这种情况：在`rearrange`方法中，如果`words`列表长度为1，直接返回该单词后跟足够的空格以满足`maxWidth`。因此，这种特殊情况已经得到了妥善处理，不会导致程序出错。

在这个实现中，`cur`变量用于跟踪当前行已使用的宽度（包括单词的字符数和单词之间的空格）。每当添加一个新单词到`tmp`列表时，`cur += 1`操作用于增加一个空格字符，以确保单词之间至少有一个空格。这样做是为了简化后面的空格计算逻辑，确保每两个单词之间至少存在一个基本的空格分隔。