算法43，外观数列，模拟算法+双指针

题目：38. 外观数列（Count and Say）

题目描述：

外观数列是一个整数序列，从数字 1 开始。后续每一项都是对前一项的描述（报数）。

n = 1 时，输出 "1"
n = 2 时，描述前一项 "1"（1个1），输出 "11"
n = 3 时，描述前一项 "11"（2个1），输出 "21"
n = 4 时，描述前一项 "21"（1个2，1个1），输出 "1211"

算法原理

外层循环（迭代生成） ：从 i = 1 开始遍历到 n-1，每次根据当前的字符串 ret 生成下一项。
内层双指针（统计连续字符） ：
- 使用 left 和 right 两个指针。
- right 不断向右移动，直到遇到与 left 不同的字符或到达字符串末尾。
- 此时 right - left 就是连续相同字符的个数。
- 将个数和字符依次追加到临时容器中，然后让 left = right，继续下一组统计。
类型转换 ：利用 StringBuilder 高效拼接字符串，生成新项后转为 String 赋值给 ret。

解题模拟（以 n = 4 为例）

步骤	当前 ret 值	双指针统计过程	生成的 tmp 值
初始	`"1"`	-	-
i=1	`"1"`	统计到 1 个 '1'	`"11"`
i=2	`"11"`	统计到 2 个 '1'	`"21"`
i=3	`"21"`	统计到 1 个 '2'，1 个 '1'	`"1211"`
结束	`"1211"`	返回结果	-

代码答案

复制代码

class Solution {
    public String countAndSay(int n) {
        String ret = "1";
        for (int i = 1; i < n; i++) {
            StringBuilder tmp = new StringBuilder();
            int len = ret.length();
            for (int left = 0, right = 0; right < len; ) {
                // 重点：right < len 必须放在前面防止越界
                while (right < len && ret.charAt(left) == ret.charAt(right)) {
                    right++;
                }
                tmp.append(Integer.toString(right - left)); // 追加数量
                tmp.append(ret.charAt(left));             // 追加字符
                left = right;
            }
            ret = tmp.toString(); // StringBuilder 转为 String
        }
        return ret;
    }
}

知识点总结：String、StringBuilder 与数组对比

特性维度	数组 (Array)	String (字符串)	StringBuilder (可变字符串)
可变性	可变（修改元素原地生效）	不可变（修改会生成新对象）	可变（原地修改，性能好）
取值方式	`arr[index]`	`charAt(index)`	无直接下标取值法
长度获取	`arr.length` (属性)	`str.length()` (方法)	`sb.length()` (方法)
追加/修改	`arr[index] = val`	不能用 `+` 频繁拼接	`append(数据)` 追加到末尾
类型转换	-	`Integer.toString(数字)`	`sb.toString()` 转为 String
适用场景	固定长度数据存储	最终稳定结果、只读场景	循环内频繁拼接/修改字符串

核心避坑指南：

while 循环判断边界时，right < len 必须写在前面 （利用 Java 的短路与 && 特性），否则会触发 StringIndexOutOfBoundsException。
String 和 StringBuilder 类型不兼容，赋值时必须用 toString() 显式转换。