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
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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。 -
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。 -
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。
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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。
- 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。
- 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 和 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