问题描述 小R正在处理一个包含小写字母的字符串解码问题。给定一个长度为N的字符串S，其中包含小写英文字母。字符串的解码规则如下：
字符 'x' 应解码为 'y'，字符 'y' 应解码为 'x'。 字符 'a' 应解码为 'b'，字符 'b' 应解码为 'a'。 所有其他字符保持不变。 你的任务是返回解码后的字符串。
测试样例 样例1：
输入：N = 5, S = "xaytq" 输出：'ybxtq'
样例2：
输入：N = 6, S = "abcxyz" 输出：'bacyxz'
样例3：
输入：N = 3, S = "zzz" 输出：'zzz'
学习笔记：字符串解码问题的解决思路与实现
一、问题分析
题目要求对一个字符串中的某些特定字符进行转换，规则如下：
- 'x' 解码为 'y'，'y' 解码为 'x'。
- 'a' 解码为 'b'，'b' 解码为 'a'。
- 其他字符保持不变。
这是一个简单的字符替换问题，属于字符串处理的基础题型，但需要注意规则的正确应用和代码的效率。
二、解决问题的常用方法
针对字符替换问题，以下几种方法可以帮助快速解决：
-
逐字符遍历法：
- 遍历字符串的每个字符，逐一检查是否需要替换。
- 如果符合替换规则，将其替换为目标字符；否则保持原样。
- 此方法简单直观，适用于规则明确的替换操作。
-
查找替换法（字典映射）：
- 先创建一个字符映射字典，将所有需要替换的字符与目标字符一一对应。
- 遍历字符串时，直接通过字典查找目标字符。
- 字典查找的时间复杂度为 O(1)，适合字符映射关系复杂的情况。
-
正则表达式法：
- 如果替换规则涉及模式匹配，可以使用正则表达式。
- 不过本题规则较为简单，不需要正则表达式的支持。
三、代码实现详解
以下是使用逐字符遍历法的代码实现：
def solution(N: int, S: str) -> str:
# 创建一个空列表来存放解码后的字符
result = []
# 遍历字符串中的每个字符
for char in S:
if char == 'x':
result.append('y') # 'x' 转换为 'y'
elif char == 'y':
result.append('x') # 'y' 转换为 'x'
elif char == 'a':
result.append('b') # 'a' 转换为 'b'
elif char == 'b':
result.append('a') # 'b' 转换为 'a'
else:
result.append(char) # 其他字符不变
# 将列表中的字符合并为一个字符串并返回
return ''.join(result)
代码关键点：
- 遍历字符串： 使用
for char in S遍历字符串中每个字符。 - 条件判断： 使用
if-elif判断字符是否需要替换，并进行相应处理。 - 拼接字符串： 将结果存入列表，最后用
''.join(result)拼接为字符串返回。
四、优化思路
代码可以通过以下方式进一步优化：
- 字典映射法： 使用字典存储字符的映射关系，减少
if-elif的分支判断。
def solution(N: int, S: str) -> str:
# 创建字符映射字典
decode_map = {'x': 'y', 'y': 'x', 'a': 'b', 'b': 'a'}
# 遍历字符串并使用字典替换
result = [decode_map[char] if char in decode_map else char for char in S]
return ''.join(result)
这种方法中，通过字典的键值对快速查找替换字符，代码更简洁。
- 直接替换法： 如果字符集合非常小，可以用
str.translate()提高效率：
def solution(N: int, S: str) -> str:
# 创建替换表
trans_table = str.maketrans("xyab", "yxba")
return S.translate(trans_table)
五、时间复杂度分析
- 逐字符遍历法： 遍历字符串一次，时间复杂度为 O(N)。
- 字典映射法： 同样遍历一次字符串，查找字典的复杂度为 O(1)，整体复杂度仍为 O(N)。
str.translate()方法： 内部实现高效，复杂度也是 O(N)。
无论采用哪种方法，都可以保证线性复杂度，适合处理较长字符串。
六、测试与验证
测试用例覆盖不同场景：
- 含有全部需替换字符的字符串：
S = "abcxyz"，验证替换逻辑正确性。 - 无需替换的字符串：
S = "zzz"，验证保持不变的情况。 - 混合字符的字符串：
S = "xaytq"，验证部分替换的情况。
