143.字符串'chhc'子串权值求和
问题描述
小M正在研究一个由字母'c'和'h'组成的字符串，他的任务是计算该字符串所有子串中，出现的子串"chhc"的总次数。我们定义一个字符串的权值为其包含"chhc"子串的数量。你的任务是帮助小M求出整个字符串中所有子串的权值之和。
测试样例
样例1：
输入：s = "chhchhc" 输出：8
样例2：
输入：s = "chhcchhcchhc" 输出：43
样例3：
输入：s = "hhhh" 输出：0 ————————————————————
字符串子串权值计算问题分析与解决方案
（一）问题分析
- 子串的定义
在计算子串的权值时，我们首先需要明确什么是子串。子串是字符串中连续的一部分。例如，对于字符串 "abc"，其子串包括 "a", "ab", "abc", "b", "bc", "c" 等。对于一个长度为 n 的字符串，所有可能的子串数量为 n(n + 1)/2
- 权值的计算
权值的计算是基于子串中 "chhc" 的出现次数。我们需要遍历所有可能的子串，并在每个子串中查找 "chhc" 的出现次数。由于 "chhc" 的长度为 4，因此在检查子串时，我们需要确保子串的长度至少为 4。
- 时间复杂度
直接计算所有子串的权值会导致时间复杂度较高。对于长度为 n 的字符串，生成所有子串的时间复杂度为 ( O(n^2) )，而在每个子串中查找 "chhc" 的时间复杂度为 ( O(m) )，其中 m 是子串的长度。因此，整体的时间复杂度为 ( O(n^3) )，这在 n 较大时会导致性能问题。
（二）代码实现
根据上述分析，我们可以实现以下代码：
def solution(s: str) -> int:
total_weight = 0
n = len(s)
for i in range(n):
for j in range(i + 1, n + 1):
substring = s[i:j]
weight = 0
for k in range(len(substring) - 3):
if substring[k:k + 4] == "chhc":
weight += 1
total_weight += weight
return total_weight
if __name__ == '__main__':
print(solution("chhchhc") == 8)
print(solution("chhcchhcchhc") == 43)
print(solution("hhhh") == 0)
（四）代码解析
-
初始化：我们首先定义一个变量
total_weight来存储总权值，并获取字符串的长度n。 -
双重循环生成子串：使用两个嵌套的
for循环来生成所有可能的子串。外层循环i从 0 到 n-1，内层循环j从i + 1到 n。 -
查找 "chhc"：在每个生成的子串中，我们使用一个内层循环来查找 "chhc" 的出现次数。由于 "chhc" 的长度为 4，我们只需遍历到
len(substring) - 3。 -
更新权值：每找到一个 "chhc"，就将
weight加 1，并在外层循环中将weight加到total_weight中。 -
返回结果：最后返回
total_weight。
（五）注意事项
-
性能问题：如前所述，当前实现的时间复杂度为 ( O(n^3) )，在 n 较大时可能会导致性能问题。可以考虑优化算法，例如使用滑动窗口或其他字符串匹配算法来提高效率。
-
边界条件：在处理字符串时，需注意空字符串或长度小于 4 的字符串，这些情况下应直接返回 0。
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测试用例：在实现后，务必进行充分的测试，确保代码在各种情况下都能正确运行，包括边界条件和特殊情况。
（六）心得与体会
通过这个问题的分析与实现，可以体会到算法设计中的细节处理是多么重要。尤其是在处理字符串时，如何高效地查找特定子串是一个常见的挑战。这个问题让我意识到，虽然直接的方法简单易懂，但在实际应用中，性能往往是一个不可忽视的因素。
在编写代码的过程中，也需要意识到良好的代码结构和清晰的逻辑是提高代码可读性和可维护性的基础。通过合理的变量命名和注释，可以让后续的维护者更容易理解代码的意图。
此外，这个问题还让我思考了字符串处理的多种方法。例如，使用正则表达式可以简化查找特定模式的过程，使用滑动窗口可以有效减少不必要的重复计算。这些都是在解决实际问题时需要考虑的优化策略。
在未来的项目中，需更加注重算法的选择和优化，尤其是在处理大规模数据时，选择合适的算法和数据结构将极大地提高程序的性能。同时，继续探索字符串处理的各种技巧，以便在面对类似问题时能够更加从容应对。
