模拟算法(1)_替换所有的问号

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模拟算法(1)_替换所有的问号

收录于专栏【经典算法练习】
本专栏旨在分享学习算法的一点学习笔记，欢迎大家在评论区交流讨论💌

[1. 模拟算法简介 :](#1. 模拟算法简介 :)

[1.1 定义与基本概念](#1.1 定义与基本概念)

[1.2 模拟算法的类型](#1.2 模拟算法的类型)

[1.3 应用领域](#1.3 应用领域)

[1.4 模拟算法的优点与缺点](#1.4 模拟算法的优点与缺点)

[1.5 实现与工具](#1.5 实现与工具)

[1.6 未来发展](#1.6 未来发展)

[2. 题目链接 :](#2. 题目链接 :)

[3. 题目描述 :](#3. 题目描述 :)

[4. 解法(模拟) :](#4. 解法(模拟) :)

[算法思路 :](#算法思路 :)

[代码展示 :](#代码展示 :)

[结果分析 :](#结果分析 :)

1. 模拟算法简介 :

模拟算法（Simulation Algorithm）是一种通过模仿真实世界系统或过程来解决问题的计算方法。模拟算法广泛应用于各种领域，包括工程、科学、经济学、交通、气象等，尤其是在难以使用解析方法获得解决方案的问题中。

1.1 定义与基本概念

模拟算法是指通过构建模型来模拟一个系统的行为和过程，从而进行分析和预测。模拟通常涉及以下几个步骤：

建模： 创建一个代表实际系统的数学或计算机模型。
执行模拟： 使用计算机程序或手动方式运行模型，观察系统的行为。
**分析结果：**收集和分析模拟输出，以获取有关系统性能或行为的信息。

1.2 模拟算法的类型

模拟算法可以分为几种类型：

离散事件模拟（Discrete Event Simulation, DES）：

关注系统中事件的发生，事件在时间上是离散的。例如，排队系统、生产线等。
连续模拟（Continuous Simulation）：

模拟变化是连续的，通常用于描述物理过程，如流体动力学、生态系统等。
蒙特卡洛模拟（Monte Carlo Simulation）：

通过随机抽样来估计系统的特性和行为，常用于风险评估和决策分析。
代理基础模拟（Agent - based Simulation）：

模拟个体（代理）在特定环境中进行交互，研究系统的整体行为。

1.3 应用领域

模拟算法的应用领域非常广泛，包括但不限于：

工业工程： 用于优化生产流程和资源配置。

交通管理： 模拟交通流、交通信号控制等。

金融： 用于风险评估、投资组合优化和期权定价。

环境科学： 模拟生态系统变化、气候变化等。

**医学：**用于疾病传播模型、公共卫生政策评估等。

1.4 模拟算法的优点与缺点

优点：

灵活性： 能够模拟复杂系统，适用于解析方法难以解决的问题。

可视化： 模拟结果可视化，便于理解和分析系统行为。

实验能力： 可以在不干扰真实系统的情况下进行虚拟实验。
缺点：

计算成本： 复杂系统的模拟可能需要大量的计算资源。

准确性依赖： 模型的准确性和可靠性取决于初始假设和输入数据的质量。

**时间消耗：**某些模拟可能需要较长的时间来执行。

1.5 实现与工具

实现模拟算法通常需要编程能力，常用的编程语言和工具包括：

编程语言： Python、R、MATLAB、Java、C++等。
专用软件： 如 AnyLogic、Simul8、Arena 等。
**数据分析工具：**如 Tableau、Excel、R、Python 的数据分析库等。

1.6 未来发展

随着计算能力的提升和大数据技术的发展，模拟算法在实时系统分析、智能决策支持等领域的应用将越来越广泛。同时，结合人工智能和机器学习技术，模拟算法的预测能力和效率也将进一步提升。

总之，模拟算法是一种强大的工具，**能够帮助我们更好地理解和优化复杂系统的行为。**通过合理的建模和模拟，可以为实际决策提供有力的支持。

2. 题目链接 :

OJ链接 : 替换所有的问号

3. 题目描述 :

给你一个仅包含小写英文字母和 '?' 字符的字符串 s，请你将所有的 '?' 转换为若干小写字母，使最终的字符串不包含任何 连续重复 的字符。

注意：你不能修改非 '?' 字符。

题目测试用例保证除 '?' 字符之外，不存在连续重复的字符。

在完成所有转换（可能无需转换）后返回最终的字符串。如果有多个解决方案，请返回其中任何一个。可以证明，在给定的约束条件下，答案总是存在的。

示例 1：

复制代码

输入：s = "?zs"
输出："azs"
解释：该示例共有 25 种解决方案，从 "azs" 到 "yzs" 都是符合题目要求的。只有 "z" 是无效的修改，因为字符串 "zzs" 中有连续重复的两个 'z' 。

示例 2：

复制代码

输入：s = "ubv?w"
输出："ubvaw"
解释：该示例共有 24 种解决方案，只有替换成 "v" 和 "w" 不符合题目要求。因为 "ubvvw" 和 "ubvww" 都包含连续重复的字符。

提示：

1 <= s.length <= 100
s 仅包含小写英文字母和 '?' 字符

4. 解法(模拟) :

算法思路 :

纯模拟.从前往后遍历整个字符串,找到问号之后,就用a~z的每个字符去尝试替换即可.

细节问题:

我们每次判断都需要比较当前字符的前一个和后一个,但是当我们当前字符为首字符或者是最后一个字符时,我们这样判断就会访问过界,所以我们需要加上边界判断.

代码展示 :

cpp 复制代码

class Solution {
public:
    string modifyString(string s) {
        for(int i = 0; i < s.size(); i++)
        {
            if(s[i] == '?')
            {
                char ch;
                for(ch = 'a'; ch <= 'z'; ch++)
                {
                    if((i == 0 || ch != s[i - 1]) && (i == s.size() - 1 || ch != s[i + 1]))
                    {
                        s[i] = ch;
                        break;
                    }
                }
            }
        }
        return s;
    }
};

替换逻辑:

对于每个 '?'，尝试用 'a' 到 'z' 中的字母进行替换。通过for (ch = 'a'; ch <= 'z'; ch++) 遍历字母。

在循环中，首先检查字符 ch 是否与前一个字符（s[i - 1]）不同，且与后一个字符（s[i + 1]）不同。具体条件是：

i == 0 || ch != s[i - 1]： 如果是字符串的第一个字符，或者 ch 与前一个字符不同。

i == s.size() - 1 || ch != s[i + 1]： 如果是字符串的最后一个字符，或者 ch 与后一个字符不同。

如果这两个条件都满足，说明选择的字母 ch 是有效的，可以替换当前的 '?'，然后用 s[i] = ch; 更新字符，并通过 break; 跳出字母循环。

结果分析 :

代码的时间复杂度分析

外层循环：遍历字符串的每个字符，复杂度为 O(n)，其中 n 是字符串的长度。

内层循环：对于每个 '?'，最坏情况下需要遍历 26 个字母（从 'a' 到 'z'）。因此，最坏情况下，内层循环的时间复杂度是 O(26)，即常数时间 O(1)。

总体时间复杂度为：O(n)。

代码的空间复杂度

空间复杂度：该算法只使用了常数的额外空间来存储字符 ch，因此空间复杂度为 O(1)。