【Python 算法零基础 2.模拟 ② 基于字符串】

有一天大火烧着了我们的房子，

你会说：好 我们重新开始

                                        —— 25.3.20

基于字符串

        利用字符串的数据结构，根据题目要求去实现算法，如：

Ⅰ、​​​​2011. 执行操作后的变量值

存在一种仅支持 4 种操作和 1 个变量 X 的编程语言：

• ++X 和 X++ 使变量 X 的值 加 1
• --X 和 X-- 使变量 X 的值 减 1

最初，X 的值是 0

给你一个字符串数组 operations ，这是由操作组成的一个列表，返回执行所有操作后， X 的 最终值 。

示例 1：

输入：operations = ["--X","X++","X++"]
输出：1
解释：操作按下述步骤执行：
最初，X = 0
--X：X 减 1 ，X =  0 - 1 = -1
X++：X 加 1 ，X = -1 + 1 =  0
X++：X 加 1 ，X =  0 + 1 =  1

示例 2：

输入：operations = ["++X","++X","X++"]
输出：3
解释：操作按下述步骤执行： 
最初，X = 0
++X：X 加 1 ，X = 0 + 1 = 1
++X：X 加 1 ，X = 1 + 1 = 2
X++：X 加 1 ，X = 2 + 1 = 3

示例 3：

输入：operations = ["X++","++X","--X","X--"]
输出：0
解释：操作按下述步骤执行：
最初，X = 0
X++：X 加 1 ，X = 0 + 1 = 1
++X：X 加 1 ，X = 1 + 1 = 2
--X：X 减 1 ，X = 2 - 1 = 1
X--：X 减 1 ，X = 1 - 1 = 0

提示：

• 1 <= operations.length <= 100
• operations[i] 将会是 "++X"、"X++"、"--X" 或 "X--"

思路与算法

① 初始化

        变量 x 初始化为 0，表示 X 的初始值。

        operations 是一个字符串列表，包含对 X 的操作，如 "X++"、"++X"、"X--"、"--X"。​

② 遍历操作

        使用 for 循环遍历 operations 中的每一个操作。

        如果操作是 "--X" 或 "X--"，则将 x 减 1。

        否则（操作是 "X++" 或 "++X"），将 x 加 1。

③ ​返回结果

        遍历结束后，返回 x 的最终值。

class Solution:
    def finalValueAfterOperations(self, operations: List[str]) -> int:
        n = len(operations)
        x = 0
        res = []
        for i in range(n):
            if operations[i] == "--X" or operations[i] == "X--":
                x = x - 1                
            else:
                x = x + 1
        return x

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Ⅱ、2744. 最大字符串配对数目

给你一个下标从 0 开始的数组 words ，数组中包含 互不相同 的字符串。

如果字符串 words[i] 与字符串 words[j] 满足以下条件，我们称它们可以匹配：

• 字符串 words[i] 等于 words[j] 的反转字符串。
• 0 <= i < j < words.length

请你返回数组 words 中的 最大 匹配数目。

注意，每个字符串最多匹配一次。

示例 1：

输入：words = ["cd","ac","dc","ca","zz"]
输出：2
解释：在此示例中，我们可以通过以下方式匹配 2 对字符串：
- 我们将第 0 个字符串与第 2 个字符串匹配，因为 word[0] 的反转字符串是 "dc" 并且等于 words[2]。
- 我们将第 1 个字符串与第 3 个字符串匹配，因为 word[1] 的反转字符串是 "ca" 并且等于 words[3]。
可以证明最多匹配数目是 2 。

示例 2：

输入：words = ["ab","ba","cc"]
输出：1
解释：在此示例中，我们可以通过以下方式匹配 1 对字符串：
- 我们将第 0 个字符串与第 1 个字符串匹配，因为 words[1] 的反转字符串 "ab" 与 words[0] 相等。
可以证明最多匹配数目是 1 。

示例 3：

输入：words = ["aa","ab"]
输出：0
解释：这个例子中，无法匹配任何字符串。

提示：

• 1 <= words.length <= 50
• words[i].length == 2
• words 包含的字符串互不相同。
• words[i] 只包含小写英文字母。

思路与算法

① 初始化

        变量 n 存储字符串列表 words 的长度

        变量 sum 初始化为 0，用于记录互为反转的字符串对的数量

② 双重循环遍历

        使用双重循环遍历字符串列表中的每一对字符串

                外层循环从第 0 个字符串遍历到第 n - 2 个字符串

                内层循环从外层循环当前字符串的下一个字符串遍历到最后一个字符串

        对于每一对字符串 words[i] 和 words[j]，检查 words[i] 是否等于 words[j] 的反转

③ 计数

        如果 words[i] 等于 words[j] 的反转，则将变量 sum + 1

④ 返回结果

        遍历结束后，返回 sum，即互为反转的字符串对的数量

class Solution:
    def maximumNumberOfStringPairs(self, words: List[str]) -> int:
        n = len(words)
        sum = 0
        for i in range(n-1):
            for j in range(i + 1, n):
                if words[i] == words[j][::-1]:
                    sum += 1
        return sum

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Ⅲ、LCP 17. 速算机器人

小扣在秋日市集发现了一款速算机器人。店家对机器人说出两个数字（记作 x 和 y），请小扣说出计算指令：

• "A" 运算：使 x = 2 * x + y；
• "B" 运算：使 y = 2 * y + x。

在本次游戏中，店家说出的数字为 x = 1 和 y = 0，小扣说出的计算指令记作仅由大写字母 A、B 组成的字符串 s，字符串中字符的顺序表示计算顺序，请返回最终 x 与 y 的和为多少。

示例 1：

输入：s = "AB"

输出：4

解释： 经过一次 A 运算后，x = 2, y = 0。 再经过一次 B 运算，x = 2, y = 2。 最终 x 与 y 之和为 4。

提示：

• 0 <= s.length <= 10
• s 由 'A' 和 'B' 组成

思路与算法

① 初始化变量

初始化两个变量 x 和 y，分别赋值为 1 和 0。这两个变量用于存储计算过程中的中间结果。

② 遍历字符串

使用 for 循环遍历输入字符串 s 中的每个字符 i。对于每个字符 i，进行如下判断：

如果 i 等于 "A"，则执行 x = 2 * x + y。这一步的作用是根据字符 "A" 更新变量 x 的值，x 的新值是原来的 2 倍加上 y。

如果 i 不等于 "A"（即其他字符），则执行 y = 2 * y + x。这一步的作用是根据非 "A" 字符更新变量 y 的值，y 的新值是原来的 2 倍加上 x。

③ 返回结果

当遍历完整个字符串 s 后，返回 x + y 的值。这个值是经过对字符串中每个字符的计算后得到的最终结果。

class Solution:
    def calculate(self, s: str) -> int:
        x, y = 1, 0
        for i in s:
            if i == "A":
                x = 2 * x + y
            else:
                y = 2 * y + x
        return x + y    

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Ⅳ、537. 复数乘法

复数 可以用字符串表示，遵循 "实部+虚部i" 的形式，并满足下述条件：

• 实部 是一个整数，取值范围是 [-100, 100]
• 虚部 也是一个整数，取值范围是 [-100, 100]
• i2 == -1

给你两个字符串表示的复数 num1 和 num2 ，请你遵循复数表示形式，返回表示它们乘积的字符串。

示例 1：

输入：num1 = "1+1i", num2 = "1+1i"
输出："0+2i"
解释：(1 + i) * (1 + i) = 1 + i2 + 2 * i = 2i ，你需要将它转换为 0+2i 的形式。

示例 2：

输入：num1 = "1+-1i", num2 = "1+-1i"
输出："0+-2i"
解释：(1 - i) * (1 - i) = 1 + i2 - 2 * i = -2i ，你需要将它转换为 0+-2i 的形式。 

提示：

• num1 和 num2 都是有效的复数表示。

思路与算法

① 解析复数

        使用 split("+") 将输入的复数字符串 num1 和 num2 分割为实部和虚部

        对于 num1，num1[0] 是实部 a，num1[-1].strip("i") 是虚部 b

        对于 num2，num2[0] 是实部 c，num2[-1].strip("i") 是虚部 d

② 复数乘法运算

        复数的乘法公式为：(a + bi) × (c + di) = (a * c - b * d) + (a * d + b * c)i

        计算实部结果：res1 = a * c - b * d

        计算虚部结果：res2 = a * d + b * c

③ 返回结果

        将结果格式化为 res1 + res2i 的字符串返回  

class Solution:
    def complexNumberMultiply(self, num1: str, num2: str) -> str:
        num1 = num1.split("+")
        num2 = num2.split("+")
        a = int(num1[0])
        b = int(num1[-1].strip("i"))
        c = int(num2[0])
        d = int(num2[-1].strip("i"))
        res1 = a * c - b * d
        res2 = a * d + b * c 
        return str(res1) + "+" + str(res2) + "i"