LeetCode第六题：Z 字形变换 【6/1000 python】

本文主要是介绍LeetCode第六题：Z 字形变换 【6/1000 python】，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

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在力扣（LeetCode）的题库中，"Z 字形变换"是一个独特的字符串处理问题，它考验着对字符串操作的精确控制和对问题模型的理解。本文将深入探讨这个问题，并提供一个高效的解决方案。

问题描述

给定一个字符串和一个行数，要求你按照从上往下、从左到右的顺序，进行 Z 字形排列。

比如输入字符串为 "PAYPALISHIRING"，行数为 3 时，排列如下：

P   A   H   N
A P L S I I G
Y   I   R

之后，你的输出需要按行读取，输出一个新的字符串，即 "PAHNAPLSIIGYIR"。

解题思路

观察 Z 字形排列，我们可以发现，除了第一行和最后一行外，其他每一行中间都会夹杂一个来自斜线上的字符。每一“轮”Z字形的字符数是固定的，为 2 * numRows - 2（除去首尾两行后，上下两部分各占据 numRows - 1，加上首尾两行即得公式）。

基于这个观察，我们可以通过计算每个字符在 Z 字形排列中的位置，从而构建出最终的字符串。

解题步骤

1. 创建一个数组，长度等于给定的行数，用于存储每行的字符。
2. 遍历给定字符串的每个字符，计算出该字符应该放置在哪一行。
3. 按照从上到下、从左到右的顺序，将字符添加到对应行的字符串中。
4. 最后，将这些行连接起来，形成最终的字符串。

代码示例

初步尝试：直接模拟

最初可能会尝试直接按照 Z 字形排列的逻辑去模拟整个过程，例如，尝试为每一行和斜线创建单独的存储空间，然后尝试填充它们。

def convert_v1(s: str, numRows: int) -> str:# 特殊情况处理if numRows == 1 or numRows >= len(s):return s# 初始化存储结构z_matrix = [[] for _ in range(numRows)]row, down = 0, Truefor c in s:z_matrix[row].append(c)if row == numRows - 1:down = Falseelif row == 0:down = Truerow += 1 if down else -1# 结果拼接result = ''for r in z_matrix:result += ''.join(r)return result

问题：这个方法试图通过控制方向变量 down 来模拟“Z”字形的折返运动，但实际上它忽略了在 numRows 为 1 或者输入字符串很短时的特殊情况，容易造成索引错误或者不必要的复杂度。

改进：合并斜线到行

认识到斜线上的字符其实可以直接并入对应的行中，不需要单独处理斜线部分，这样可以简化代码和逻辑。

def convert_v2(s: str, numRows: int) -> str:if numRows == 1 or numRows >= len(s):return srows = [''] * numRowscurrent_row, step = 0, -1for char in s:rows[current_row] += charif current_row == 0 or current_row == numRows - 1:step = -stepcurrent_row += stepreturn ''.join(rows)

这个版本已经比较接近最终的解法了，但仍然可以在细节上进行优化和规范，例如增加注释来提高代码的可读性。

最终版本：增加注释和细节优化

在最终版本中，我们添加了必要的注释，并确保代码清晰、简洁、易于理解。

def convert(s: str, numRows: int) -> str:# 处理特殊情况，提高效率if numRows == 1 or numRows >= len(s):return s# 初始化存储每行字符串的列表rows = [''] * numRows# 初始化当前行和行进方向current_row, step = 0, -1for char in s:rows[current_row] += char# 到达Z字形的顶部或底部时，改变方向if current_row == 0 or current_row == numRows - 1:step = -stepcurrent_row += step# 将所有行的字符串连接并返回return ''.join(rows)# 示例测试代码
s = "PAYPALISHIRING"
numRows = 3
print(convert(s, numRows))  # 输出: "PAHNAPLSIIGYIR"

代码解释

• 初始化一个列表 rows，长度为 numRows，用于存储每一行的字符串。
• 使用 current_row 来追踪当前字符应该放在哪一行。step 用于控制行号的增减，实现“Z”字形的折返运动。
• 遍历字符串中的每个字符，根据当前行号添加到相应的行字符串中。当当前行号为第一行或最后一行时，改变行号的增减方向。
• 最后，使用 ''.join(rows) 将所有行的字符串连接成一个字符串。

结语

"Z 字形变换"问题通过模拟字符串的重新排列过程，不仅测试了对字符串处理的能力，也考察了对问题的逻辑分析和转换能力。如果本文对你有帮助，点赞是对作者最大的鼓励哦！

 

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