通过插入字符来修改字符串，使得每个长度为K的子串仅包含唯一字符

在处理字符串时，常见的任务是确保字符串符合特定条件。其中一个条件可能是确保字符串中长度为K的每个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常见要求。

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，通过插入字符来修改该字符串，使得字符串中长度为 K 的每个子字符串仅包含唯一字符。

建议的解决方案

我们可以通过使用滑动窗口技术来解决这个问题，滑动窗口技术是一种在较大的数组或字符串中高效检查连续子数组或子字符串属性的方法。

让我们详细说明该算法的步骤 -

• 初始化一个空的unordered_map（hashmap）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。

• 如果某个字符已经在 hashmap 中，则插入新的字符，直到得到唯一的字符或者滑动窗口的大小为 K。

• 将滑动窗口移动一个字符并重复该过程，直到到达字符串末尾。

  

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该算法的时间复杂度为O(n)，其中n是字符串的长度。这是因为我们只遍历了一次字符串中的每个字符。

Example

示例

让我们看看实现上述算法的 C++ 代码 -

#include
using namespace std;

string modifyString(string str, int K) {
   int n = str.size();
   string result = "";
   for(int i = 0; i < n; i++) {
      unordered_map 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

这段代码遇到重复字符时会随机插入一个小写英文字母。

测试用例示例

让我们举个例子来更好地理解这个问题。

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，它们都包含唯一字符。

注意− 结果可能会有所不同，因为我们正在插入随机字符。

结论

总之，该算法提供了一种修改字符串的方法，以确保每个 K 长度的子字符串都具有唯一的字符。这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，以充分掌握这个概念。