C++算法:利用拓扑排序解决戳印序列

简介: C++算法:利用拓扑排序解决戳印序列

题目

你想要用小写字母组成一个目标字符串 target。

开始的时候,序列由 target.length 个 ‘?’ 记号组成。而你有一个小写字母印章 stamp。

在每个回合,你可以将印章放在序列上,并将序列中的每个字母替换为印章上的相应字母。你最多可以进行 10 * target.length 个回合。

举个例子,如果初始序列为 “???”,而你的印章 stamp 是 “abc”,那么在第一回合,你可以得到 “abc??”、“?abc?”、“??abc”。(请注意,印章必须完全包含在序列的边界内才能盖下去。)

如果可以印出序列,那么返回一个数组,该数组由每个回合中被印下的最左边字母的索引组成。如果不能印出序列,就返回一个空数组。

例如,如果序列是 “ababc”,印章是 “abc”,那么我们就可以返回与操作 “???” -> “abc??” -> “ababc” 相对应的答案 [0, 2];

另外,如果可以印出序列,那么需要保证可以在 10 * target.length 个回合内完成。任何超过此数字的答案将不被接受。

1 <= stamp.length <= target.length <= 1000

stamp 和 target 只包含小写字母。

分析

设target的长度为n,设印章的长度为m。印章的最左端对齐target[i]处盖章,我们简称为盖在i处。同一处只需要覆盖一次,因为同处盖章会完全覆盖前一次盖章。假定两次盖章,先后盖在i1,i2处。

正着想太复杂,倒着想。将target盖章后,变成???,盖章的位置必须和印章相同或是号。有多处可以盖,任选一处。因为盖章只会将字符变成,不会将*变成其它字符。任意顺序盖,不会将之前能盖的变成不能盖,顶多增加盖章次数。由于任意位置都只会盖一次,所以最多盖n-m+1次,不会超过回合数。

用例分析

设target的长度为n,设印章的长度为m。印章的最左端对齐target[i]处盖章,我们简称为盖在i处。同一处只需要覆盖一次,因为同处盖章会完全覆盖前一次盖章。

错误猜想

这题太难了,想了好几个思路,发现都是错的。

错误猜想:target[i,i+m)等于印章,则前面的印章可以按顺序盖。

一,如果target[i,i+m)等于印章,假定结果系列包括x和i,且x小于i。如果先盖i,再盖x,可以调整为先盖x,再盖i。前者需要确保[x, x+m)能改成,后者值需要确保[x,i)。如果盖在x处和i处,有重叠部分则,x+m >i。前者能盖成,则后者一定能盖成。

二,i0是x的最大值,i1是x的次大值。根据规律二,只需要考虑两种可能{i1,i0,i}或{i0,i1,x}。aaabc abccabc。猜想一正确,但无价值。

### 不能直接调整顺序

直觉上,我们可以从左向右盖。印章必须完全包含在序列的边界,所以i为0和i为n-m处必定会盖章。如果[0,m)处没有盖章,则将0处盖章移到整个操作系列的最前面。假定有x取[0,m),且先在x处盖章,再在0处盖章。那么[0,m)处和印章相同,[m,x+n)和印章有x个字符相同。如果先0处,再x处,则[0,x)处和印章前x个字符相同,[x,x+n)和印章完全相同。不能直接调整顺序。如:abcc。

分情况讨论

Rec(i1)返回target[i1,n)是否能用印章完全覆盖,以下三个条件之一成立,则Rec(i1)能用印章完全覆盖。

一,target[i1,i1+m)等于印章,且Rec(i1+n)能覆盖成。

二,target[i1,i1+x)是印章的前缀,target[i1+x,i1+x+m)等于印章,Rec(i1+x+m)能覆盖。先盖i1处,再盖i1+x处。

三,target[i1,i1+m)等于印章,target[i1+m,i1+m+x)是印章的后缀,Rec(i1+m+x)能覆盖。

先盖在i1+x处,再盖再i处。

由于i1是最左端,所以必须盖再i1处。[i1+m)可能部分区域可能被重新覆盖。则情况可以简化为:

第二条是错误的,比如:目标串为aaabc,印章为abc。aab并不等于印章。target[i1,i1+x)是印章的前缀,Rev(i1+x)能被覆盖。

第三条也是错误。abababc,abc???->ababc??->abababc。

核心代码

class Solution {
public:
vector movesToStamp(string stamp, string target) {
const int n = target.length();
const int m = stamp.length();
m_vCanOver.assign(n - m + 1, stamp.size());
std::queue que;
m_vNotSame.resize(target.size());
for (int i = 0; i < m_vCanOver.size(); i++)
{
for (int j = 0; j < m; j++)
{
if (target[i + j] == stamp[j])
{
m_vCanOver[i]–;
}
else
{
m_vNotSame[i + j].emplace_back(i);
}
}
if (0 == m_vCanOver[i])
{
que.emplace(i);
}
}
vector<int> vRet;
  std::unordered_set<int> hasDo;
  while (que.size()&&(hasDo.size() < n ) )
  {
    const auto cur = que.front();
    que.pop();
    vRet.emplace_back(cur);
    for (int i = cur; i < cur + m; i++)
    {
      for (const auto& j : m_vNotSame[i])
      {
        m_vCanOver[j]--;
        if (0 == m_vCanOver[j])
        {
          que.emplace(j);
        }
      }
      m_vNotSame[i].clear();
      hasDo.emplace(i);
    }
  }
  if (hasDo.size() == n )
  {
    return vector<int>(vRet.rbegin(), vRet.rend());
  }
  return {};
}
vector<int> m_vCanOver;//target[i,i+m)和印章不同且非*字符,为0则可以盖章
vector<vector<int>> m_vNotSame;//m_vNotSameStar[i]的元素j0,j1等。由于i处的字符不同,所以无法在j0,j1处盖章
};
##. 测试用例
struct CDebugParam
{
string targe;
string stamp;
vector result;
};
int main()
{
vector< CDebugParam> params = { {“aabc”,“abc”,{0,1}}, {“abc”,“abc”,{0}},{“abcc”,“abc”,{1,0}} };
for (const auto& par : params)
{
auto res = Solution().movesToStamp(par.stamp, par.targe);
assert(res.size() == par.result.size());
for (int i = 0; i < res.size(); i++)
{
assert(res[i] == par.result[i]);
}
}
//CConsole::Out(res);
}

其它

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测试环境

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