Java算法题-解析 "文本对齐" 算法问题

题目：

给定一个单词数组和一个整数 maxWidth，重新排版文本，使得每行恰好有 maxWidth 个字符，且左右两端对齐。

引言：

"文本对齐" 是一个关于字符串处理和格式化的问题。解决这个问题需要对单词数组的遍历、文本对齐规则以及空格插入有一定的理解，同时需要找到一种方法来处理每行的对齐情况。通过解答这个问题，我们可以提升对字符串处理、文本格式化和数组操作的考虑，同时也能拓展对边界情况的处理。

算法思路：

为了实现文本对齐，我们可以逐行遍历单词数组，并计算每一行中单词的总长度。具体思路如下：

1. 初始化一个空的结果列表 result 用于存储每一行的字符串。
2. 从左到右遍历单词数组，累计当前行中单词的长度，同时考虑单词之间的空格。
3. 如果当前行可以容纳下下一个单词，则继续添加单词，否则将当前行格式化为一个左右对齐的字符串，并添加到结果列表中。
4. 在格式化左右对齐的行时，需要计算空格的分布，使得左右对齐，并满足每行字符数为 maxWidth。
5. 继续处理下一行，直到遍历完所有单词。
6. 如果最后一行只有一个单词，左对齐即可；如果有多个单词，将它们紧凑放在一起，并在末尾添加所需的空格。

代码实现：

以下是使用 Java 实现的 "文本对齐" 算法的示例代码：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class TextJustification {
    public List<String> fullJustify(String[] words, int maxWidth) {
        List<String> result = new ArrayList<>();
        int idx = 0;

        while (idx < words.length) {
            int count = words[idx].length();
            int last = idx + 1;

            while (last < words.length) {
                if (count + words[last].length() + 1 > maxWidth) {
                    break;
                }
                count += words[last].length() + 1;
                last++;
            }

            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            int diff = last - idx - 1;

            // If it's the last line or only one word in the line
            if (last == words.length || diff == 0) {
                for (int i = idx; i < last; i++) {
                    sb.append(words[i]);
                    if (i < last - 1) {
                        sb.append(" ");
                    }
                }
                for (int i = sb.length(); i < maxWidth; i++) {
                    sb.append(" ");
                }
            } else {
                int spaces = (maxWidth - count) / diff;
                int extra = (maxWidth - count) % diff;

                for (int i = idx; i < last - 1; i++) {
                    sb.append(words[i]);
                    if (i < idx + extra) {
                        appendSpaces(sb, spaces + 1);
                    } else {
                        appendSpaces(sb, spaces);
                    }
                }
                sb.append(words[last - 1]);
            }

            result.add(sb.toString());
            idx = last;
        }

        return result;
    }

    private void appendSpaces(StringBuilder sb, int count) {
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            sb.append(" ");
        }
    }
}

算法分析：

• 时间复杂度：遍历单词数组一次，对每行进行格式化操作，所以时间复杂度为 O(n)，其中 n 是单词数组的长度。
• 空间复杂度：除了存储结果列表外，只需要常数级的额外空间。

示例和测试：

假设给定单词数组 words = ["This", "is", "an", "example", "of", "text", "justification."] 和 maxWidth = 16，根据算法，对齐后的文本为：

[ "This    is    an", "example  of text", "justification.  "]

我们可以使用以下代码进行测试：

import java.util.List;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        TextJustification solution = new TextJustification();
        String[] words = {"This", "is", "an", "example", "of", "text", "justification."};
        int maxWidth = 16;
        List<String> formattedText = solution.fullJustify(words, maxWidth);

        System.out.println("Formatted text:");
        for (String line : formattedText) {
            System.out.println(line);
        }
    }
}

总结：

"文本对齐" 算法题要求对单词数组进行文本对齐，是一个关于字符串处理和格式化的问题。通过实现这个算法，我们可以提升对字符串处理、文本格式化和数组操作的考虑，同时也能拓展对边界情况的处理。这个问题强调了如何根据规则格式化每一行的文本。