Java算法题-解析 "Z 字形变换" 算法问题

题目：

将给定字符串按特定规则进行 Z 字形变换，然后按行输出。

引言：

"Z 字形变换" 是一个有趣的字符串处理问题，要求将输入字符串按照 Z 字形排列，并按行输出。通过解答这个问题，我们可以拓展对字符串处理和模拟操作的应用。

算法思路：

我们可以使用模拟操作来解决这个问题。具体思路如下：

1. 创建一个字符串数组，用于存储 Z 字形变换后的每一行字符。
2. 遍历输入字符串的每个字符，将字符按照特定规则放入对应的行中。
3. 最后将每一行的字符按顺序拼接，得到最终的 Z 字形变换结果。

代码实现：

以下是使用 Java 实现的 "Z 字形变换" 算法的示例代码：

public class ZigZagConversion {
    public String convert(String s, int numRows) {
        if (numRows == 1) {
            return s;
        }
        
        List<StringBuilder> rows = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < Math.min(numRows, s.length()); i++) {
            rows.add(new StringBuilder());
        }
        
        int currentRow = 0;
        boolean goingDown = false;
        
        for (char c : s.toCharArray()) {
            rows.get(currentRow).append(c);
            if (currentRow == 0 || currentRow == numRows - 1) {
                goingDown = !goingDown;
            }
            currentRow += goingDown ? 1 : -1;
        }
        
        StringBuilder result = new StringBuilder();
        for (StringBuilder row : rows) {
            result.append(row);
        }
        
        return result.toString();
    }
}

算法分析：

• 时间复杂度：遍历输入字符串一次，时间复杂度为 O(n)，其中 n 是字符串的长度。
• 空间复杂度：需要额外的字符串数组存储每一行的字符，所以空间复杂度为 O(numRows)。

示例和测试：

假设给定字符串为 "PAYPALISHIRING"，行数为 3，根据算法，Z 字形变换结果为 "PAHNAPLSIIGYIR"。

我们可以使用以下代码进行测试：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ZigZagConversion solution = new ZigZagConversion();
        String s = "PAYPALISHIRING";
        int numRows = 3;
        String converted = solution.convert(s, numRows);
        System.out.println("ZigZag conversion result: " + converted);
    }
}

总结：

"Z 字形变换" 算法问题要求对输入字符串按照特定规则进行排列，是一个有趣的字符串处理问题。通过实现这个算法，我们可以提升对模拟操作和字符串处理的理解，同时也为解决字符串变换问题提供了更多的思路。这个问题强调了在解决编程难题时，合适的数据结构和操作顺序的重要性。