使用贪心算法实现文本左右对齐

使用贪心算法实现文本左右对齐

在这篇博客文章中,我们将探讨如何使用贪心算法来重新排版单词数组,使其成为每行恰好有最大宽度(maxWidth)个字符,同时要求文本左右两端对齐。这是一个有趣的问题,需要仔细考虑单词之间的空格分配以及文本的对齐方式。

问题背景

给定一个单词数组 words 和一个长度 maxWidth,我们的目标是重新排版单词,使其满足以下要求:

  1. 每行恰好有 maxWidth 个字符。
  2. 单词之间的空格要尽可能均匀分配,如果无法均匀分配,则左侧的空格数要多于右侧的空格数。
  3. 文本的最后一行应为左对齐,且单词之间不插入额外的空格。

解决方案

算法思路

我们将使用贪心算法来解决这个问题。我们将逐行处理单词,尽可能多地放置单词在一行中,并确保每行的字符数不超过 maxWidth。在每一行中,我们会按照如下规则来分配空格:

  1. 如果一行只包含一个单词,那么这一行应该是左对齐,即单词后面填充足够多的空格使行长度等于 maxWidth
  2. 对于其他行,我们计算出需要插入的总空格数 totalSpaces,以及在单词之间均匀分配空格时的基本空格数 baseSpaces。如果 totalSpaces 不能被单词数减一整除,我们将多余的空格放在左侧。
  3. 对于最后一行,我们不插入额外的空格,只需要将单词连续排列,行的长度等于 maxWidth

代码实现

下面是用 Java 编写的实现代码:

java 复制代码
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

class Solution {
    public List<String> fullJustify(String[] words, int maxWidth) {
        List<String> result = new ArrayList<>();
        int index = 0;

        while (index < words.length) {
            int lineStart = index; // 当前行的起始单词索引
            int lineLength = 0; // 当前行的字符数

            // 尽可能多地添加单词到当前行
            while (index < words.length && lineLength + words[index].length() <= maxWidth) {
                lineLength += words[index].length() + 1; // +1 是用来添加单词间的空格
                index++;
            }

            // 计算当前行的单词数
            int wordCount = index - lineStart;
            int totalSpaces = maxWidth - (lineLength - wordCount); // 总共需要插入的空格数

            // 构建当前行的字符串
            StringBuilder line = new StringBuilder();

            // 如果当前行只包含一个单词或是最后一行,左对齐
            if (wordCount == 1 || index == words.length) {
                for (int i = lineStart; i < index; i++) {
                    line.append(words[i]);
                    if (i < index - 1) {
                        line.append(" ");
                    }
                }
                while (line.length() < maxWidth) {
                    line.append(" ");
                }
            } else {
                int baseSpaces = totalSpaces / (wordCount - 1); // 单词之间基本的空格数
                int extraSpaces = totalSpaces % (wordCount - 1); // 需要额外添加空格的位置数

                for (int i = lineStart; i < index; i++) {
                    line.append(words[i]);

                    if (i < index - 1) {
                        for (int j = 0; j < baseSpaces; j++) {
                            line.append(" ");
                        }
                        if (extraSpaces > 0) {
                            line.append(" ");
                            extraSpaces--;
                        }
                    }
                }
            }

            result.add(line.toString());
        }

        return result;
    }
}

示例和测试

让我们使用示例来测试我们的算法:

示例 1

java 复制代码
String[] words1 = {"This", "is", "an", "example", "of", "text", "justification."};
int maxWidth1 = 16;
Solution solution = new Solution();
List<String> result1 = solution.fullJustify(words1, maxWidth1);

for (String line : result1) {
    System.out.println(line);
}

输出:

复制代码
This    is    an
example  of text
justification.  

示例 2

java 复制代码
String[] words2 = {"What", "must", "be", "acknowledgment", "shall", "be"};
int maxWidth2 = 16;
List<String> result2 = solution.fullJustify(words2, maxWidth2);

for (String line : result2) {
    System.out.println(line);
}

输出:

复制代码
What   must   be
acknowledgment  
shall be        

示例 3

java 复制代码
String[] words3 = {"Science", "is", "what", "we", "understand", "well", "enough", "to", "explain", "to", "a", "computer.", "Art", "is", "everything", "else", "we", "do"};
int maxWidth3 = 20;
List<String> result3 = solution.fullJustify(words3, maxWidth3);

for (String line : result3) {
    System.out.println(line);
}

输出:

复制代码
Science  is  what we
understand      well
enough to explain to
a  computer.  Art is
everything  else  we
do                  
相关推荐
_OP_CHEN7 分钟前
【算法基础篇】(三十二)动态规划之背包问题扩展:从多重到多维,解锁背包问题全场景
c++·算法·蓝桥杯·动态规划·背包问题·算法竞赛·acm/icpc
listhi52010 分钟前
机械系统运动学与动力学在MATLAB及SimMechanics中的实现方案
人工智能·算法·matlab
fufu031111 分钟前
Linux环境下的C语言编程(三十九)
c语言·数据结构·算法·链表
炽烈小老头12 分钟前
【 每天学习一点算法 2025/12/12】回文链表
学习·算法·链表
前端小L12 分钟前
回溯算法专题(十):二维递归的完全体——暴力破解「解数独」
数据结构·算法
AI科技星43 分钟前
姬无烦科幻与张祥前统一场论的完美融合
数据结构·人工智能·算法·机器学习·重构
comli_cn1 小时前
Adam算法
人工智能·算法·机器学习
另寻沧海1 小时前
C++ Lambda表达式的隐式转换陷阱
java·c++·算法
菜鸟233号1 小时前
力扣654 最大二叉树 java实现
java·算法·leetcode
TL滕1 小时前
从0开始学算法——第十四天(数组与搜索)
数据结构·笔记·学习·算法