(每日一道算法题)字符串解码

394. 字符串解码 - 力扣（LeetCode）

问题描述

给定一个经过编码的字符串，返回它解码后的字符串。

编码规则为: k[encoded_string]，表示其中方括号内部的 encoded_string 正好重复 k 次。注意 k 保证为正整数。

你可以认为输入字符串总是有效的；输入字符串中没有额外的空格，且输入的方括号总是符合格式要求的。

此外，你可以认为原始数据不包含数字，所有的数字只表示重复的次数 k ，例如不会出现像 3a 或 2[4] 的输入。

示例 1：

输入：s = "3[a]2[bc]"
输出："aaabcbc"

示例 2：

输入：s = "3[a2[c]]"
输出："accaccacc"

示例 3：

输入：s = "2[abc]3[cd]ef"
输出："abcabccdcdcdef"

示例 4：

输入：s = "abc3[cd]xyz"
输出："abccdcdcdxyz"

提示：

• 1 <= s.length <= 30
• s 由小写英文字母、数字和方括号 '[]' 组成
• s 保证是一个 有效 的输入。
• s 中所有整数的取值范围为 [1, 300] 

算法步骤

1. ​初始化两个栈：intStack 保存重复次数，strStack 保存字符串片段。初始时，strStack 压入空字符串。
2. ​遍历字符数组：
   • ​数字：解析连续的数字字符，转为整数并入栈。
   • ​字母：拼接连续字母，更新栈顶字符串。
   • ​左括号：将后续字母作为新字符串入栈，等待处理。
   • ​右括号：弹出栈顶字符串和数字，生成重复后的字符串，拼接到上层字符串。

代码解析

 

class Solution {
    public String decodeString(String s) {
        Stack<Integer> intStack = new Stack<>();
        Stack<String> strStack = new Stack<>();
        char[] ch = s.toCharArray();
        strStack.push(""); // 初始空字符串处理最外层
        
        for (int i = 0; i < ch.length;) {
            if (Character.isDigit(ch[i])) {
                int num = 0;
                while (i < ch.length && Character.isDigit(ch[i])) {
                    num = num * 10 + (ch[i++] - '0');
                }
                intStack.push(num);
            } else if (ch[i] == '[') {
                i++; // 跳过左括号
                StringBuilder tmp = new StringBuilder();
                while (i < ch.length && Character.isLetter(ch[i])) {
                    tmp.append(ch[i++]);
                }
                strStack.push(tmp.toString());
            } else if (ch[i] == ']') {
                String current = strStack.pop();
                int repeat = intStack.pop();
                StringBuilder repeated = new StringBuilder();
                for (int j = 0; j < repeat; j++) {
                    repeated.append(current);
                }
                strStack.push(strStack.pop() + repeated.toString());
                i++; // 跳过右括号
            } else { // 字母
                StringBuilder tmp = new StringBuilder();
                while (i < ch.length && Character.isLetter(ch[i])) {
                    tmp.append(ch[i++]);
                }
                strStack.push(strStack.pop() + tmp.toString());
            }
        }
        return strStack.pop();
    }
}

 

示例演示

以输入 3[a2[c]] 为例：

1. 解析数字 3 入栈，遇到 [ 后入栈字符串 a。
2. 遇到数字 2 入栈，遇到 [ 后入栈字符串 c。
3. 遇到 ] 时弹出 c 和 2，生成 cc，拼接到 a 得到 acc。
4. 再次遇到 ] 弹出 acc 和 3，生成最终结果 accaccacc。

复杂度分析

• ​时间复杂度：O(N)，其中 N 是解码后字符串的长度。每个字符处理次数与嵌套层数相关。
• ​空间复杂度：O(M)，M 为嵌套深度，栈的空间占用。

总结

利用栈处理嵌套解码问题，能够有效管理不同层次的字符串和重复次数。此方法直观且高效，适用于大部分嵌套结构解析场景。