Z 字形变换

难度: 中等

标签: 字符串

将一个给定字符串 s 根据给定的行数 numRows ,以从上往下、从左到右进行 Z 字形排列。

比如输入字符串为 "PAYPALISHIRING" 行数为 3 时,排列如下:

P   A   H   N
A P L S I I G
Y   I   R

之后,你的输出需要从左往右逐行读取,产生出一个新的字符串,比如:"PAHNAPLSIIGYIR"

请你实现这个将字符串进行指定行数变换的函数:

string convert(string s, int numRows);

 

示例 1:

输入:s = "PAYPALISHIRING", numRows = 3
输出:"PAHNAPLSIIGYIR"
示例 2:
输入:s = "PAYPALISHIRING", numRows = 4
输出:"PINALSIGYAHRPI"
解释:
P     I    N
A   L S  I G
Y A   H R
P     I

示例 3:

输入:s = "A", numRows = 1
输出:"A"

 

提示:

Submission

运行时间: 64 ms

内存: 15.1 MB

class Solution:
    def convert(self, s: str, numRows: int) -> str:
        if numRows < 2:
            return s
        ans = ["" for _ in range(numRows)]
        flag = -1
        i = 0
        for char in s:
            ans[i] += char
            if i == 0 or i == numRows-1:
                flag = -flag
            i += flag
        return ''.join(ans)

0 0

Explain

该题解的思路是模拟Z字形变换的过程。先创建一个长度为numRows的数组ans,数组中的每个元素代表Z字形中的一行。然后遍历字符串s,将每个字符添加到对应行的字符串中。使用变量i表示当前行,flag表示移动方向(向下为1,向上为-1)。当到达第一行或最后一行时,改变移动方向。最后将ans数组中的所有字符串拼接起来即可得到结果。

时间复杂度: O(n)

空间复杂度: O(n)

class Solution:
    def convert(self, s: str, numRows: int) -> str:
        if numRows < 2:
            return s
        
        # 创建一个长度为numRows的数组,用于存储每一行的字符串
        ans = ["" for _ in range(numRows)]
        
        # flag表示移动方向,1为向下,-1为向上
        flag = -1
        
        # i表示当前行的索引
        i = 0
        
        # 遍历字符串s中的每个字符
        for char in s:
            # 将当前字符添加到对应行的字符串中
            ans[i] += char
            
            # 当到达第一行或最后一行时,改变移动方向
            if i == 0 or i == numRows-1:
                flag = -flag
            
            # 根据移动方向更新当前行的索引
            i += flag
        
        # 将ans数组中的所有字符串拼接起来即可得到结果
        return ''.join(ans)

Explore

为什么在`numRows < 2`的情况下直接返回原字符串`s`?

当`numRows`小于2时,无论如何变换,字符串`s`的排列都不会改变。如果只有一行或者字符串为空,则没有必要进行Z字形排列,直接返回原字符串即可,这也避免了后续无意义的计算。

在创建`ans`数组时,为什么选择使用`["" for _ in range(numRows)]`而不是其他初始化方式?

使用`["" for _ in range(numRows)]`是为了初始化一个具体长度为`numRows`的列表,每个元素都是一个空字符串。这种方式确保了每一行都可以直接通过字符串的拼接方法追加字符,从而避免了在使用时再进行类型检查或转换。此外,列表解析是Python中一种简洁且高效的初始化列表的方法。

为什么要使用变量`flag`来控制移动方向,而不是直接使用两个循环分别处理向下和向上的情况?

使用一个变量`flag`来控制移动方向可以使代码更加简洁和易于理解。这种方法避免了编写两个循环的复杂性,而且可以通过简单地改变`flag`的值(+1或-1)来改变遍历的方向。这样,只需一个循环即可完成所有字符的处理,提高了代码的可维护性和实现的效率。

在判断改变移动方向的条件时,为什么是`i == 0 or i == numRows-1`?能否详细解释这个边界条件的含义?

在Z字形变换中,当我们填充到第一行或最后一行时,需要改变字符填充的方向。`i == 0`表示当前填充到了第一行,此时只能向下移动;`i == numRows-1`表示填充到了最后一行,此时只能向上移动。这两个条件是Z字形变换的边界条件,确保字符的填充能够正确地在行之间上下波动,形成Z字形的结构。

最后返回结果时,为什么使用`''.join(ans)`而不是其他拼接字符串的方法?

使用`''.join(ans)`方法拼接字符串列表是Python中推荐的方式,因为它相对于其他方法(如使用`+`运算符逐一拼接)而言,效率更高,特别是在处理较大或较多字符串时。这种方法可以避免多次创建和销毁字符串对象,从而提升程序的性能。

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