代码训练LeetCode(32)Z字形变换

代码训练(32)LeetCode之Z字形变换

Author: Once Day Date: 2025年6月12日

漫漫长路，才刚刚开始...

参考文章:

文章目录

- - 代码训练(32)LeetCode之Z字形变换
  - - [1. 原题](#1. 原题)
    - [2. 分析](#2. 分析)
    - [3. 代码实现](#3. 代码实现)
    - [4. 总结](#4. 总结)

1. 原题

将一个给定字符串 s 根据给定的行数 numRows ，以从上往下、从左到右进行 Z 字形排列。

比如输入字符串为 "PAYPALISHIRING" 行数为 3 时，排列如下：
复制代码
P   A   H   N
A P L S I I G
Y   I   R
之后，你的输出需要从左往右逐行读取，产生出一个新的字符串，比如："PAHNAPLSIIGYIR"。

请你实现这个将字符串进行指定行数变换的函数：
复制代码
string convert(string s, int numRows);

示例 1:

yacas 复制代码

输入：s = "PAYPALISHIRING", numRows = 3
输出："PAHNAPLSIIGYIR"

示例 2:

yacas 复制代码

输入：s = "PAYPALISHIRING", numRows = 4
输出："PINALSIGYAHRPI"
解释：
P     I    N
A   L S  I G
Y A   H R
P     I

示例 3：

yacas 复制代码

输入：s = "A", numRows = 1
输出："A"

2. 分析

本题要求将给定的字符串 s 按照 Z 字形排列，并按行读取形成一个新的字符串。当 numRows 为 1 或者 numRows 大于等于字符串长度时，Z 字形排列实际上不会改变字符串顺序。这是一个常见的字符串处理问题，涉及到字符串的遍历和重新组织。

我们可以通过模拟行的读取过程来解决这个问题：

创建一个数组 rows，大小为 min(numRows, len(s))，用来存储每一行的字符。
遍历字符串 s 中的每个字符，并根据当前字符的位置，决定它应该放在 rows 的哪一行。
使用一个变量 curRow 来跟踪当前行的位置，使用 goingDown 标记当前是向下还是向上填充字符。
根据 goingDown 的状态，更新 curRow 的值，如果达到 Z 字形的顶部或底部，改变方向。
最后，将 rows 中的所有行合并，形成最终的字符串。

分析步骤：

初始化 rows 数组和控制变量 curRow 以及 goingDown。
遍历字符串 s，将每个字符添加到正确的行。
如果 curRow 达到 0 或 numRows - 1，则反转 goingDown。
合并 rows 数组得到结果字符串。

举例分析：例如，输入 "PAYPALISHIRING", numRows = 3：

初始化 rows = ["", "", ""]，curRow = 0，goingDown = true。
按顺序处理每个字符：
- 'P' -> 第0行
- 'A' -> 第1行
- 'Y' -> 第2行 (此时到底部，改变方向)
- 'P' -> 第1行
- 'A' -> 第0行 (到顶部，改变方向)
- ... 依此类推。
最后合并得到 "PAHNAPLSIIGYIR"。

性能优化关键点：

内存管理：确保为每个行分配足够的空间，并在最后正确释放内存。
字符串操作 ：避免使用过多的字符串连接操作，因为这会增加时间复杂度。在本实现中，我们使用 strcat，在实际高性能需求下可能需要优化。

3. 代码实现

c 复制代码

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

char* convert(char* s, int numRows) {
    if (numRows == 1) return s;

    int len = strlen(s);
    char **rows = malloc(sizeof(char*) * numRows);
    for (int i = 0; i < numRows; i++) {
        rows[i] = malloc(sizeof(char) * (len + 1));
        rows[i][0] = '\0'; // 初始化空字符串
    }

    int curRow = 0;
    int goingDown = 0;

    for (int i = 0; i < len; i++) {
        strcat(rows[curRow], (char[]){s[i], '\0'});
        if (curRow == 0 || curRow == numRows - 1) goingDown = !goingDown;
        curRow += goingDown ? 1 : -1;
    }

    char *result = malloc(sizeof(char) * (len + 1));
    result[0] = '\0';
    for (int i = 0; i < numRows; i++) {
        strcat(result, rows[i]);
        free(rows[i]);
    }
    free(rows);

    return result;
}

int main() {
    char input[] = "PAYPALISHIRING";
    int numRows = 3;
    char* output = convert(input, numRows);
    printf("Output: %s\n", output);
    free(output);
    return 0;
}

代码解释：

内存管理 ：使用 malloc 分配内存，并在最后使用 free 释放内存。
字符串操作 ：使用 strncpy 来复制单词。注意，复制时需要考虑单词的实际长度。

4. 总结

这个题目主要考察字符串的操作和逻辑思维。通过这种类型的题目，我们可以提升对字符串处理和模拟问题解决的能力。要提高编程能力，不仅要理解基本的数据结构和算法，还需要多做类似的练习，加强对边界条件和特殊情况的处理能力，以及对内存和性能的管理。