每日一题

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题目解析 题目背景: 在这个问题中,我们需要处理一个由字符 A, S, D, F 组成的字符串,目标是使得这四种字符的数量相等。任务是找到最少的字符修改次数(通过更改子串的字符来实现)来达到目标,即使字符串中每个字符的频次都等于目标频次。 问题的思路:

1.计算目标频次: 我们首先计算目标频次 target,即该字符串的长度除以4。这是因为我们需要让每个字符出现的频次相等,且字符串长度必须能够被4整除。 2.计算当前频次: 接着我们统计每个字符出现的次数。若当前的频次已经满足每个字符出现的次数相等,则无需修改,直接返回 0。 3.查找最小修改长度: 若字符频次不平衡,则我们尝试通过修改子串中的字符来最小化字符的频次差异。我们依次检查每个可能的子串,计算通过修改该子串后,是否可以让每个字符的频次达到目标。具体来说,通过调整子串中的字符,可以尝试使得字符频次差异不超过允许的修改长度,并且能够弥补不足的字符数量。

代码详解: def solution(input): n = len(input) target = n // 4 # 目标频次

# 统计频次
freq = {'A': 0, 'S': 0, 'D': 0, 'F': 0}
for c in input:
    freq[c] += 1

# 已经平衡
if all(f == target for f in freq.values()):
    return 0

# 尝试每个可能的长度
for length in range(1, n + 1):
    # 检查每个起始位置
    for start in range(n - length + 1):
        # 计算替换该子串后的频次
        temp = freq.copy()
        for i in range(start, start + length):
            temp[input[i]] -= 1

        # 检查是否可以通过添加length个字符达到平衡
        max_count = max(temp.values())
        min_count = min(temp.values())

        if max_count - min_count <= length:
            # 检查是否可以分配length个字符来达到平衡
            needed = sum(max(0, target - count) for count in temp.values())
            if needed <= length:
                return length

return n

详细解读:

4.目标频次计算:

5.target = n // 4:首先我们计算目标频次 target,其中 n 是字符串的长度。目标频次是指每种字符的期望出现次数,假设字符串长度能被4整除。

6.字符频次统计:

7.使用 freq = {'A': 0, 'S': 0, 'D': 0, 'F': 0} 初始化一个字典来记录每种字符的出现次数。 8.通过遍历输入字符串,统计每个字符的频次。

9.检查是否已经平衡:

10.使用 if all(f == target for f in freq.values()) 判断是否每个字符的频次已经等于目标频次。如果是,则直接返回 0,表示不需要任何修改。

11.尝试每个子串:

12.通过两层循环:外层循环遍历每个可能的子串长度 length,内层循环遍历每个子串的起始位置 start。 13.对于每个子串,我们计算替换该子串中的字符后,更新的频次,并判断是否可以通过修改当前子串来使得字符频次尽可能接近目标频次。

14.计算是否可以通过修改平衡频次:

15.max_count - min_count <= length:如果最大频次和最小频次之差不大于当前修改的子串长度,说明修改后能够让频次相对接近目标。 16.needed = sum(max(0, target - count) for count in temp.values()) 计算当前还需要多少字符才能达到目标频次,如果需要的字符数小于等于当前子串的长度,则返回该子串的长度。

17.返回结果:

18.如果找到满足条件的子串长度,返回该长度。 19.如果没有找到,则返回字符串的长度,表示无法通过修改任何子串来使字符频次平衡。

测试用例解析: print(solution("ADDF") == 1) # True print(solution("ASAFASAFADDD") == 3) # True print(solution("SSDDFFFFAAAS") == 1) # True print(solution("AAAASSSSDDDDFFFF") == 0) # True print(solution("AAAADDDDAAAASSSS") == 4) # True

20.solution("ADDF") == 1:

21.初始频次:{'A': 1, 'S': 0, 'D': 2, 'F': 1}。目标频次是1。最小修改长度是1,替换任何字符就可以平衡频次。

22.solution("ASAFASAFADDD") == 3:

23.初始频次:{'A': 4, 'S': 3, 'D': 3, 'F': 1}。目标频次是3。最少修改3个字符可以平衡。

24.solution("SSDDFFFFAAAS") == 1:

25.初始频次:{'A': 3, 'S': 3, 'D': 2, 'F': 3}。目标频次是3。最少修改1个字符即可平衡。

26.solution("AAAASSSSDDDDFFFF") == 0:

27.初始频次:{'A': 4, 'S': 4, 'D': 4, 'F': 4}。目标频次是4。已经平衡,返回0。

28.solution("AAAADDDDAAAASSSS") == 4:

29.初始频次:{'A': 5, 'S': 3, 'D': 4, 'F': 0}。目标频次是4。最少修改4个字符来平衡。

知识总结 通过这个题目,我们学习到了如何通过频次统计和动态调整来优化字符分布,使得字符串中的字符频次相等。关键的知识点包括:

30.字符串的频次统计与更新。 31.通过贪心算法(尝试不同子串修改长度)来找到最优解。 32.通过计算最大频次和最小频次的差值,来判断是否可以通过修改特定子串使得字符频次平衡。

学习建议

33.基础知识: 学习刷题时要先掌握基础的算法和数据结构,如哈希表、数组和字符串操作。 34.测试用例的编写: 在编写解决方案时,要注重测试用例的全面性,确保涵盖各种边界情况,如频次已经平衡、所有字符相同等情况。 35.逐步优化: 先从简单的暴力解法入手,再逐渐优化。例如,可以通过分治或贪心等策略来减少计算量,避免穷举所有子串。

学习计划

36.第一阶段: 理解问题的要求,分析字符串的基本操作和频次统计。 37.第二阶段: 通过简单的实现来解决问题,首先实现最直接的解决方案,然后在此基础上进行优化。 38.第三阶段: 结合不同的数据结构(如字典、数组等)来优化代码,减少时间复杂度。

结合这些策略,可以帮助入门者更高效地掌握算法技巧。