Python解决“反应物浓度”问题

问题描述

在一个神秘的实验室里，科学家小Z正在研究一种特殊的化学反应。她有一个名为 reactant 的初始物质，其起始值为 0。为了推动实验进展，小Z设计了一系列操作，这些操作可以改变 reactant 的浓度。

她的操作序列 instructions 包含以下两种指令：

++ 表示增加反应物的浓度，每次增加 1。
– 表示减少反应物的浓度，每次减少 1。
小Z希望你能帮助她计算在执行完所有操作后，反应物的最终浓度是多少。

约束条件：

时间限制：3s
数据范围为 1 ≤ instructions.size() ≤ 100，并且instructions[i] ∈{“++”,“−−”}

测试样例

样例1：
输入：instructions = [“++”, “–”, “++”]
输出：1

样例2：
输入：instructions = [“++”, “++”, “–”, “–”]
输出：0

样例3：
输入：instructions = [“++”, “++”, “–”]
输出：1

解题思路

这道题目综合运用了简单的字符串处理和基本的数学运算知识。
题目要求我们根据给定的操作序列 instructions 来计算反应物的最终浓度。每个操作要么是 ++，表示增加反应物的浓度 1，要么是 --，表示减少反应物的浓度 1。因此，我们可以将问题转化为对操作序列中的每个操作进行遍历，并根据操作的类型来更新反应物的浓度。最终，反应物的浓度就是所有操作对浓度的影响的总和。

1. 初始化反应物浓度：首先，我们将反应物的初始浓度设为 0。
2. 遍历操作序列：对于操作序列中的每一个操作，我们判断它是 ++ 还是 --。
   • 如果操作是 ++，则将反应物的浓度增加 1。
   • 如果操作是 --，则将反应物的浓度减少 1。
3. 计算最终浓度：在遍历完所有操作后，反应物的最终浓度就是所有操作对浓度的影响的总和。

时间复杂度： 由于我们需要遍历整个操作序列，操作序列的长度为 n，因此时间复杂度为 O(n)。
空间复杂度： 我们只使用了常数级别的额外空间来存储反应物的浓度，因此空间复杂度为 O(1)。

代码

from typing import List

def solution(instructions: List[str]) -> int:
    # 初始化 reactant 的值为 0
    reactant = 0
    
    # 遍历 instructions 列表
    for instruction in instructions:
        # 根据指令更新 reactant 的值
        if instruction == "++":
            # 增加 reactant 的值
            reactant += 1
        elif instruction == "--":
            # 减少 reactant 的值
            reactant -= 1
    
    # 返回最终的 reactant 值
    return reactant

if __name__ == '__main__':
    print(solution(instructions=['++', '--', '++']))
    print(solution(instructions=['++', '++', '--', '--']))
    print(solution(instructions=['++', '++', '--']))

输出：
1
0
1

或者我们用列表表达式更简化答案：

def solution(instructions:list)->int:
    return sum(1 if op[1] == '+' else -1 for op in instructions)

if __name__ == '__main__':
    print(solution(instructions = ["++", "--", "++"]))
    print(solution(instructions = ["++", "++", "--", "--"]))
    print(solution(instructions = ["++", "++", "--"]))