【LetMeFly】1415.长度为 n 的开心字符串中字典序第 k 小的字符串:DFS构造 / 数学O(n)
力扣题目链接:https://leetcode.cn/problems/the-k-th-lexicographical-string-of-all-happy-strings-of-length-n/
一个 「开心字符串」定义为:
- 仅包含小写字母
['a', 'b', 'c']. - 对所有在
1到s.length - 1之间的i,满足s[i] != s[i + 1](字符串的下标从 1 开始)。
比方说,字符串 "abc" ,"ac","b" 和 "abcbabcbcb" 都是开心字符串,但是 "aa" ,"baa" 和 "ababbc" 都不是开心字符串。
给你两个整数 n 和 k ,你需要将长度为 n 的所有开心字符串按字典序排序。
请你返回排序后的第 k 个开心字符串,如果长度为 n 的开心字符串少于 k 个,那么请你返回 空字符串 。
示例 1:
输入:n = 1, k = 3
输出:"c"
解释:列表 ["a", "b", "c"] 包含了所有长度为 1 的开心字符串。按照字典序排序后第三个字符串为 "c" 。
示例 2:
输入:n = 1, k = 4
输出:""
解释:长度为 1 的开心字符串只有 3 个。
示例 3:
输入:n = 3, k = 9
输出:"cab"
解释:长度为 3 的开心字符串总共有 12 个 ["aba", "abc", "aca", "acb", "bab", "bac", "bca", "bcb", "cab", "cac", "cba", "cbc"] 。第 9 个字符串为 "cab"
示例 4:
输入:n = 2, k = 7
输出:""
示例 5:
输入:n = 10, k = 100
输出:"abacbabacb"
提示:
1 <= n <= 101 <= k <= 100
解题方法一:DFS构造
写一个dfs函数接收已经构造的字符串并继续构造字符串:
- 如果之前字符串已经长度为
n了,就看看这是不是第k次长度为n。如果是,则说明找到了答案;否则,不继续向后追加字符串,结束这层递归在其他层递归继续寻找答案。 - 否则,尝试把
abc中每个和上一个字符(如有)不同的字符拼接到字符串上并递归。
特别的,我们可以控制这个函数的返回值,返回true代表已经找到了最终答案,可以不再进行后续递归。
- 时间复杂度 O ( n k ) O(nk) O(nk)
- 空间复杂度 O ( n ) O(n) O(n)
AC代码
C++
cpp
/*
* @LastEditTime: 2026-03-14 23:29:38
*/
class Solution {
private:
int n, k;
string ans;
char can[3] = {'a', 'b', 'c'};
// dfs and return if can stop
bool dfs(string now) {
if (now.size() == n) {
k--;
if (!k) {
ans = now;
return true;
}
return false;
}
char last = now.empty() ? '0' : now.back();
for (int i = 0; i < 3; i++) {
if (can[i] == last) {
continue;
}
if (dfs(now + can[i])) {
return true;
}
}
return false;
}
public:
string getHappyString(int n, int k) {
this->n = n, this->k = k;
dfs("");
return ans;
}
};
#if defined(_WIN32) || defined(__APPLE__)
/*
1 3
c
*/
int main() {
int a, b;
while (cin >> a >> b) {
Solution sol;
cout << sol.getHappyString(a, b) << endl;
}
return 0;
}
#endif
解题方法二:数学直接找
长度为 n n n的字符串一共有多少种开心字符串呢?
第一个字符有 3 3 3种选择,后续每个字符有 2 2 2种选择,共计 3 × 2 n − 1 3\times2^{n-1} 3×2n−1种。
如果 k > 3 × 2 n − 1 k\gt 3\times2^{n-1} k>3×2n−1则答案不存在,返回空串。
第 k k k个开心字符串的每一位分别应该对应哪个字符呢?很简单,我们只需要计算下这个字符后面字符串有多少种。
举个例子:
- 假设后面字符串有 2 2 2^2 22共4种,而当前 k = 3 ≤ 4 k=3\leq 4 k=3≤4,那么当前字符选哪个?当然选能选的字符中第一个就够了;
- 假设后面字符串有 2 2 2^2 22共4种,而当前 k = 5 < 4 k=5\lt 4 k=5<4,那么当前字符选哪个?当然选能选的字符中第二个,因为选第一个的话后面最多 4 4 4种情况,到不了 k = 5 k=5 k=5。
PS: 上面的"能选的字符"指的是属于
abc且和前一个字符不同的字符。
选完这个字符后,令 k k k对剩余种类数取模,并更新剩余字符的种类数。
为什么取模呢?
- 仍然假设后面字符串有 2 2 2^2 22共4种,而当前 k = 5 < 4 k=5\lt 4 k=5<4,假设当前可选字符为
ab,那么相当于当前选a时候后面共有 4 4 4个开心字符串,后面选完了当前字符确定 选b了,后面还需要 5 % 4 = 1 5\%4=1 5%4=1个开心字符串,使得总开心字符串数是当前 k = 5 k=5 k=5个。
我们也可以将 k − 1 k-1 k−1以便后面的取模整除运算。
- 时间复杂度 O ( n ) O(n) O(n)
- 空间复杂度 O ( n ) O(n) O(n)
AC代码
C++
cpp
/*
* @LastEditTime: 2026-03-14 23:21:37
*/
class Solution {
public:
string getHappyString(int n, int k) {
int remain = 1 << (n - 1);
if (k > 3 * remain) {
return "";
}
k--;
char toChoose[3] = {'a', 'b', 'c'};
string ans;
ans.push_back(toChoose[k / remain]);
for (int i = 1; i < n; i++) {
k %= remain;
remain >>= 1;
int th = k / remain;
if (toChoose[th] >= ans.back()) {
th++;
}
ans.push_back(toChoose[th]);
}
return ans;
}
};
感觉描述得还不错。
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千篇源码题解已开源