查找大小最多为 3N 的二进制字符串,其中至少包含两个大小为 2N 的给定字符串作为子序列


我们给定三个大小相等且等于 2*N 的字符串,其中 N 是一个整数。我们必须创建一个大小为 3*N 的字符串,并且至少有两个给定的字符串是它的子序列。此外,给定的字符串是二进制字符串,这意味着它们只包含两个不同的字符“0”和“1”。我们将通过遍历字符串并获取 0 和 1 的频率来实现代码。

示例

输入

string str1 = “11”;
string str2 = “10”;
string str3 = “10”; 

输出

110

解释:前两个字符串是给定输出字符串的序列。

输入

string str1 = “001111”;
string str2 = “001111”;
string str3 = “11000”; 

输出

00001111

观察

在给定的问题中,我们有偶数长度的二进制字符串,这意味着只有两个不同的字符。这里我们只有两个字符,因此这两个字符的频率都为 N,或者其中一个字符的频率大于 N,另一个字符的频率小于 N。

例如:如果字符串 1 中“0”的频率大于 N,并且字符串 2 中“1”的频率大于 N。或者,另一种情况是反过来,字符串 2 中“0”的频率大于 N,而字符串 1 中“1”的频率大于 N。现在,第三个字符串的“1”频率将大于或等于 N,这使得它与其中一个字符串具有相同的“1”频率,或者在“0”的情况下,它也与其中一个给定字符串具有相同的“0”频率。

所以,重点是总会有两个字符串存在,其中任何一个字符的频率都大于或等于 N。因此,最终字符串始终可以创建。

方法

在这种方法中,我们将创建一个函数,在其中我们将检查所有三个给定字符串中 1 和 0 的频率。

对于任何两个字符串,如果它们具有相同较高频率的任何字符,我们将选取它们以及频率最高的字符,并将它们传递给另一个函数以计算所需的字符串。

我们将使用双指针技术首先获取所有频率较低的字符,然后获取频率较高的字符。

示例

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

// function to build the string 
string buildString(string str1, string str2, char req){
   // using the two pointers approach  
   int ptr1 = 0, ptr2 = 0;
   int len = str1.size();
   string ans = "";
   while(ptr1 < len && ptr2 < len){
      while(ptr1 < len && str1[ptr1] != req){
         ans += str1[ptr1];
         ptr1++;
      }
      while(ptr2 < len && str2[ptr2] != req){
         ans += str2[ptr2];
         ptr2++;
      }
      // if we are at end break
      if(ptr1 == len || ptr2 == len){
         break;
      }
      if(str1[ptr1] == str2[ptr2]){
         ans += str1[ptr1];
         ptr1++, ptr2++;
      } else{
         ans += str1[ptr1];
         ptr1++;
      }
   }
   // adding the remaining characters 
   while(ptr1 < len){
      ans += str1[ptr1];
      ptr1++;
   }
   while(ptr2 < len){
      ans += str2[ptr2];
   }
   return ans;
}
// function to get the string 
string getString(string str1, string str2, string str3){
   // getting length of the given strings as given the size of all the strings is same 
   int len = str1.size();
   // creating arrays to store the frequency of the zeroes
   int freq[3] = {0};
   // getting values for the first string
   for(int i=0; i<len; i++){
      if(str1[i] == '0'){
         freq[0]++;
      }
   }
   // getting values for the second string
   for(int i=0; i<len; i++){
      if(str2[i] == '0'){
         freq[1]++;
      }
   }
   // getting values for the third string
   for(int i=0; i<len; i++){
      if(str3[i] == '0'){
         freq[2]++;
      }
   }
   char req; 
   // conditions to make the combination of the two string 
   if((freq[0] >= len/ 2 && freq[1] >= len/2) || (freq[0] <= len/ 2 && freq[1] <= len/2) ){
      // frequency of zero or one is more for both first and second string leave the third string away 
      if(freq[0] >= len/2 && freq[1]>= len/2){
         req = '0';
      }
      else{
         req = '1';
      }
   }
   else if((freq[0] >= len/ 2 && freq[2] >= len/2) || (freq[0] <= len/ 2 && freq[2] <= len/2) ){
      // frequency of zero or one is more for both first and third string leave the second string away 
      str2 = str3;
      if(freq[0] >= len/2 && freq[2] >= len/2){
         req = '0';
      } else{
         req = '1';
      }
   } else{
      // both initial conditions are false means both second and third string have the frequency of zero or one in same side leave the first string away 
      str1 = str3;
      if(freq[2] >= len/2 && freq[1] >= len/2){
         req = '0';
      } else{
         req = '1';
      }
   }
   // calling function to return the requird string
   return buildString(str1, str2, req);
}
int main(){
   string str1 = "001111"; // given strings
   string str2 = "001111";
   string str3 = "001100";
   // getting the required string 
   cout<<"The required string of at most size 3*N is: " << getString(str1, str2, str3 )<<endl;
}

输出

The required string of at most size 3*N is: 00001111

时间和空间复杂度

上述代码的时间复杂度为 O(N),其中 N 是给定长度的大小,因为我们只遍历字符串一次。

上述代码的空间复杂度为 O(N),用于存储最终答案。

结论

在这个程序中,我们实现了一个代码来获取大小为 3*N 的字符串,该字符串是三个给定长度为 2*N 的二进制字符串中任意两个字符串的超序列。我们使用了鸽巢原理来证明答案始终存在,然后通过使用双指针并计算频率,我们创建了所需的字符串,时间和空间复杂度为 O(N)。

更新于: 2023年8月31日

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