算法基础篇-关于栈的算法题分析（二）

算法系列篇章-可以参照如下顺序阅读

• 算法基础篇-关于链表的算法题解析
• 算法基础篇-关于栈的算法题解析（一）
• 算法基础篇-关于栈的算法题解析（二）
• 算法基础篇-关于二叉树的算法题解析（待补）
• 算法基础篇-关于图的路径决策算法解析
• 算法基础篇-关于图的拓扑排序
• 算法基础篇-查找算法解析（一）
• 算法基础篇-排序算法解析（待补）

1.字符串编码

给定一个经过编码的字符串，返回它解码后的字符串。

编码规则为: k[encoded_string]，表示其中方括号内部的encoded_string 正好重复 k 次。注意 k 保证为正整数。

你可以认为输入字符串总是有效的；输入字符串中没有额外的空格，且输入的方括号总是符合格式要求的。

此外，你可以认为原始数据不包含数字，所有的数字只表示重复的次数k ，例如不会出现像 3a 或 2[4] 的输入。

// 示例
s = "3[a]2[bc]", 返回 "aaabcbc".
s = "3[a2[c]]", 返回 "accaccacc".
s = "2[abc]3[cd]ef", 返回 "abcabccdcdcdef".

1.1 思路分析

• 例如:12[a]为例;
• 1.遍历字符串S,如果当前字符不为方括号"]" 则入栈stack1中;
• 2.如果当前字符遇到了方括号"]"则:
• ① 首先找到要复制的字符,例如stack="12[a",那么我要首先获取字符a;将这个a保存在另外一个栈去tempStack;
• ② 接下来,要找到需要备份的数量,例如stack="12[a",因为出栈过字符"a",则当前的top指向了"[",也就是等于2;
• ③ 而12对于字符串是2个字符, 我们要通过遍历找到数字12的top上限/下限的位置索引, 此时上限curTop = 2, 下限通过出栈,top = -1;
• 根据范围[-1,2],读取出12保存到strOfInt字符串中来, 并且将字符"12\0",转化成数字12;
• ⑤ 当前top=-1,将tempStack中的字符a,复制12份入栈到stack中来;
• ⑥ 为当前的stack扩容, 在stack字符的末尾添加字符结束符合'\0';

1.2 代码实现

char *stringCode(char * inputCode){
    // 1.获取字符串的长度
    int length = (int)strlen(inputCode);
    // 2.初始栈空间
    int size = 50;
    // 3.创建一个栈 存放操作字符串
    char *stack = (char *)malloc(sizeof(char)*size);
    // 4.初始化栈顶位置
    int top = -1;
    
    // 5.遍历字符串 知道找到']'，全部入栈
    for(int i = 0; i < length; i++){
        char temp = inputCode[i];
        if (temp != ']') { // 6.如果没有找到
            // 6.1 判定超界情况 如果当前栈顶位置已经到了最后一个空间 对栈扩容
            if(top == size - 1){
                stack = realloc(stack, (size += 50)*sizeof(char));
            }
            
            // 6.2 没有超界的情况全部入栈
            stack[++top] = inputCode[i];
        
        }else{ // 7.已经找到 ']'
            // 7.1 先获取要编码的字符串 对stack做出栈查询 直到找到'['
            // 创建临时编码栈
            int tempSize = 10;
            int tempTop = -1;
            char *tempCode = (char *)malloc(sizeof(char)*tempSize);
            while (stack[top] != '[') {
                // 7.2 超界处理
                if(tempTop == tempSize - 1){
                    tempCode = realloc(tempCode, (tempSize += 10)*sizeof(char));
                }
                // 7.3 没有超界的时候将字符串压栈
                tempTop++;
                tempCode[tempTop] = stack[top];
                top--;
            }
            
            
            // 8.继续查找 需要编码的次数
            char strInt[11];
            // 8.1 记录当前栈顶位置
            int curTop = top;
            // 8.2 移除'['之后
            top--;
            // 9. 继续查找栈直到top=-1
            while(top != -1 && stack[top] >= '0' && stack[top] <= '9'){
                top--;
            }
            
            // 10.找到数字的前一个位置 和 '['的位置之后，拿到该数字
            for(int j = top+1; j < curTop; j++){
                strInt[j - (top+1)] = stack[j];
            }
            
            // 11.添加结束字符
            strInt[curTop] = '\0';
            // 12.获取当前的编码次数
            int curNum = atoi(strInt);
            
            // 13.开始编码
            for (int k = 0; k < curNum; k++) {
                // 14.将结果保存在stack中
                int kk = tempTop;
                while (kk != -1) {
                    if (top == size - 1) { // 超界处理
                        stack = realloc(stack, (size += 50)*sizeof(char));
                    }
                    top++;
                    stack[top] = tempCode[kk];
                    kk--;
                }
            }
            // 15.释放临时编码数组
            free(tempCode);
            tempCode = NULL;
        }
    }
    
    return stack;
}

1.3 结果预期

2.去除重复字母 Leetcode 316

2.1 题目概述

给你一个仅包含小写字母的字符串，请你去除字符串中重复的字母，使得每个字母只出现一次。需保证返回结果的字典序最小(要求不能打乱其他字符的相对位置)

示例1: 输入:"bcabc" 输出:"abc" 示例2: 输入:"cbacdcbc" 输出:"acdb"

2.2 字典序

字典序: 字符串之间比较和数字比较不一样; 字符串比较是从头往后挨个字符比较,那个字符串大取决于两个字符串中第一个对应不相等的字符; 例如 任意一个a开头的字符串都大于任意一个b开头的字符串;例如字典中apple 大于 book;

• 题目的意思,你去除重复字母后,需要按最小的字典序返回.并且不能打乱其他字母的相对位置;
• 例如 bcabc 你应该返回abc, 而不是bca,cab;
• 例如 cbacdcbc 应该返回acdb,而不是cbad,bacd,adcb
• 例如 zab,应该返回zab,而不是abz;

2.3 利用栈思想的思路分析

• 1.针对字符串数据异常的处理
• 2.用一个record数组来存储字符串中每个字符出现的次数
• 3.分配一个栈数组空间stack来存储去除重复字母的结果,并利用它的特性帮助我们找到正确的次序;
• 4.遍历字符串s
• 5.从0~top,遍历stack 判断当前字符s[i]是否存在于栈stack中 如果当前字符是否存在于栈的定义一个falg 标记isExist, 0表示不存在, 1表示存在
• 6.如果isExist存在,record[s[i]]位置上的出现次数减一，并继续遍历下一个字符; 表示当前的stack已经有这个字符了没有必要处理这个重复的字母;
• 7.如果isExist不存在,则需要循环一个找到一个正确的位置,然后在存储起来,跳过栈中所有比当前字符大、且后面还会出现的元素，然后将当前字符入栈,通过一个while循环找到将栈中位置错误的数据,出栈.找当前合适的位置,则结束while循环,找到合理的位置后,则将当前字符s[i]入栈;
• 8.直到遍历完所有字符后,则为字符串栈stack 添加一个结束符'\0',并返回当前字符串首地址;

2.4 利用栈思想的代码实现

char *removeDuplicateLetters(char *S){
    // 1. 处理数据异常情况
    if (strlen(S) <= 1) {
        return S;
    }
    int length = (int)strlen(S);
    int top = -1;
    
    // 2.定义一个record数组用来存储字符出现的次数
    char record[26] = {0};
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        record[S[i] - 'a']++;
    }
    
    // 3.分配一个栈数组空间stack来存储去除重复字母的结果 已'\0'为结束符
    char *stack = (char *)malloc(length * sizeof(char) + 1);
    /* memset(void *s, int ch, size_t n) 将stack len*2*sizeof(char)长度范围的空间填充0; */
    memset(stack, 0, length * sizeof(char) + 1);
    
    // 4.遍历字符串
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        /* isExist 标记, 判断当前字符是否存在栈中  */
         int  isExist = 0;
         /*
          ①从0~top,遍历stack 判断当前字符s[i]是否存在于栈stack中
           如果当前字符是否存在于栈的flag, 0表示不存在, 1表示存在
           top指向栈顶(也是执行stack字符串最后一个字符的位置,表示字符串长度上限)
          */
        for (int j = 0; j<length; j++) {
            if (S[i] == stack[j]) {
                isExist = 1;
                break;
            }
        }
        
        //② 如果存在,record[s[i]]位置上的出现次数减一，并继续遍历下一个字符
        //③ 如果不存在,则需要循环一个正确位置存储起来;
        //④ 如果不存在，跳过栈中所有比当前字符大、且后面还会出现的元素，然后将当前字符入栈
        // top > -1表示栈非空
        //stack[top] > s[i]表示栈顶元素比当前元素大
        //record[stack[top]] > 1表示后面还会出现
        //例如b,c因为不符合以下条件会直接入栈.stack[] = "bc",但是当当前字符是"a"时,由于bcabc,a不应该是在stack的顺序是"bca",所以要把位置不符合的字符出栈;
        //top = 1,stack[top] > s[i], c>a; 并且stack[top] 在之后还会重复的出现,所以我们可以安心的把stack中的栈顶C出栈,所以stack[]="b",top减一后等于0; 同时也需要将record[c]出现次数减一;
        //top=0,stack[top]>s[i],b>a,并且stack[top] 在之后还会出现,所以stack把栈顶b出栈,所以此时栈stack[]="",top减一后等于-1, 此时栈中位置不正确的字符都已经移除;
    
        if (isExist) {
            record[S[i] - 'a']--;
        }else{
            while (top > -1 && stack[top] > S[i] && record[stack[top] - 'a'] > 1) {
                /* 跳过该元素，频次要减一 */
                record[stack[top] - 'a']--;
                /* 出栈 */
                top--;
            }
            //⑤ 结束while 循环;
            //循环结束的3种可能性:(1)移动到栈底(top == -1) ; (2)栈顶元素小于当前元素(stack[top] <= s[i]) (3)栈顶元素后面不出现(record[stack[top]] == 1)
            // 此时，当前元素要插入到top的下一个位置
            // top往上移动1位
            top ++;
            stack[top] = S[i];
        }
    }
    
    //结束栈顶添加字符结束符
    stack[++top] = '\0';
    
    return stack;
}

2.5 利用栈思想的结果预期