字典序最小的01字符串 | 豆包MarsCode AI刷题

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小U拥有一个由0和1组成的字符串,她可以进行最多k次操作,每次操作可以交换相邻的两个字符。目标是通过这些操作,使得最终得到的字符串字典序最小。 例如,小U当前有一个字符串 01010,她最多可以进行 2 次相邻字符交换操作。通过这些操作,她可以将字符串调整为 00101,这是可以通过不超过2次操作得到的字典序最小的字符串。 现在,小U想知道,经过最多k次操作后,能够得到的字典序最小的字符串是什么。

解题思路

  1. 目标是字典序最小:为了得到字典序最小的字符串,我们的目标是将字符串中的 0 尽量向前移动,将 1 尽量向后移动。

  2. 交换操作:每次操作可以交换相邻的两个字符。由于每次只能交换相邻的字符,因此如果我们要将某个 0 移动到前面,就需要交换它与前面字符的位置。问题是,我们最多只有 k 次操作。因此,我们需要优先进行最有效的操作,确保 0 能够尽可能靠前。

  3. 策略

    • 从字符串的左端开始,遍历每个字符。
    • 当遇到一个 0 时,尝试将它往前交换,直到最多 k 次操作用尽。
    • 每次操作都会将一个 0 向前移动,使得它靠近当前可交换位置。
  4. 贪心策略:对于每个位置,从当前位置开始,尽量选择一个最小的 0,将其交换到当前位置。如果剩余的操作次数足够,继续这个过程直到遍历完字符串。

贪心算法

贪心算法(Greedy Algorithm)是一种在每一步选择中都采取当前状态下最优的选择,以期望最终得到全局最优解的算法策略。贪心算法的核心思想是 局部最优,即在每个阶段选择当前看来最好的选择,而不考虑全局的最优解。贪心算法通常适用于那些具有“贪心选择性质”和“最优子结构”的问题。

  1. 贪心算法的基本思路
  • 分阶段决策:问题被分解为多个子问题。在每个子问题中,根据当前状态选择一个局部最优解。
  • 贪心选择:在每一步中,选择当前最优的选项(即最有利的选择)。这种选择是局部最优的,但不一定是全局最优的。
  • 选择不可更改:一旦做出选择,就不能回溯或者修改之前做的决策。
  • 证明最优性:需要证明贪心算法的局部最优选择能够带来全局最优解。
  1. 贪心算法的应用条件

并不是所有问题都能使用贪心算法解决。贪心算法有效的关键是 贪心选择性质最优子结构

  • 贪心选择性质:通过局部最优的选择能推导出全局最优解。
  • 最优子结构:问题的最优解包含其子问题的最优解。也就是说,通过最优子问题的解来构建全局最优解。

代码实现

s = list(s)  # 将字符串转换为列表,方便修改字符
    for i in range(n):
        # 如果还可以操作,且当前s[i]是'1'并且后面有0,我们尝试将它换到更前的位置
        if k <= 0:
            break
        if s[i] == '1':
            # 从i+1位置开始查找能与当前位置交换的0
            for j in range(i + 1, n):
                if s[j] == '0':
                    # 计算需要的交换次数
                    swaps_needed = j - i
                    if swaps_needed <= k:
                        # 执行交换
                        s[i], s[j] = s[j], s[i]
                        k -= swaps_needed
                    break

    return ''.join(s)  # 将列表转换回字符串