通过插入字符修改字符串，使得每个长度为 K 的子字符串只包含唯一的字符

在处理字符串时，一个常见的任务是确保字符串符合某些条件。其中一个条件可能是确保字符串中每个长度为 K 的子字符串只包含唯一的字符。这是与数据编码、字符串操作和密码学相关问题中的一个常见需求。

问题陈述

我们试图解决的问题可以表述如下：

给定一个字符串 str 和一个整数 K，通过插入字符修改字符串，使得字符串中每个长度为 K 的子字符串只包含唯一的字符。

提出的解决方案

我们可以使用滑动窗口技术来解决这个问题，这是一种有效检查较大数组或字符串中连续子数组或子字符串属性的方法。

让我们详细说明算法的步骤：

  • 初始化一个空的无序映射（哈希映射）来跟踪当前子字符串中字符的频率。

  • 使用大小为 K 的滑动窗口迭代字符串中的字符。

  • 如果一个字符已经在哈希映射中，则插入新字符，直到我们得到一个唯一的字符或滑动窗口的大小为 K。

  • 将滑动窗口移动一个字符，并重复此过程，直到我们到达字符串的末尾。

此算法的时间复杂度为 O(n)，其中 n 是字符串的长度。这是因为我们遍历字符串中的每个字符一次。

示例

让我们看看实现上述算法的 C++ 代码：

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

string modifyString(string str, int K) {
   int n = str.size();
   string result = "";
   for(int i = 0; i < n; i++) {
      unordered_map<char, int> freq;
      int j = i;
      while(j < n && j < i + K) {
         while(j < n && freq[str[j]]) {
               result += 'a' + (rand() % 26); // insert a random character
         }
         freq[str[j++]]++;
         result += str[j];
      }
      i = j - 1;
   }
   return result;
}

int main() {
   string str = "abcabc";
   int K = 3;
   cout << modifyString(str, K) << endl;
   return 0;
}

输出

bcabc

此代码将在遇到重复字符时插入一个随机的小写英文字母。

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测试用例示例

让我们举一个例子来更好地理解这一点。

考虑字符串 str = "abcabc" 和 K = 3。

运行代码后，您可能会得到类似 abcxyzabc 的结果。三个字符的子字符串是 abc、bcx、cxy、xyz、yza、zab、abc，它们都包含唯一的字符。

注意 - 结果可能会有所不同，因为我们插入的是随机字符。

结论

总之，此算法提供了一种修改字符串的方法，以确保每个长度为 K 的子字符串都具有唯一的字符。它是一个有效的解决方案，利用了滑动窗口技术的强大功能和 C++ 的灵活性。我们鼓励您尝试不同的字符串和 K 值，以充分理解这个概念。

更新于: 2023年5月18日

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