栈思想的应用2

一、字符串编码

编码规则为: k[encoded_string]，表示其中方括号内部的 encoded_string 正好重复 k 次。注意 k 保证为正整数。你可以认为输入字符串总是有效的；输入字符串中没有额外的空格，且输入的方括号总是符合格式要求的。此外，你可以认为原始数据不包含数字，所有的数字只表示重复的次数 k ，例如不会出现像 3a 或 2[4] 的输入。
 例如:
 s = "3[a]2[bc]", 返回 "aaabcbc".z

 s = "3[a2[c]]", 返回 "accaccacc".
 s = "2[abc]3[cd]ef", 返回 "abcabccdcdcdef".
 */

/*
 思路:
 例如:12[a]为例;
 
 1.遍历字符串 S
 2.如果当前字符不为方括号"]" 则入栈stack中;
 2.如果当前字符遇到了方括号"]" 则:
 ① 首先找到要复制的字符,例如stack="12[a",那么我要首先获取字符a;将这个a保存在另外一个栈去tempStack;
 ② 接下来,要找到需要备份的数量,例如stack="12[a",因为出栈过字符"a",则当前的top指向了"[",也就是等于2;
 ③ 而12对于字符串是2个字符, 我们要通过遍历找到数字12的top上限/下限的位置索引, 此时上限curTop = 2, 下限通过出栈,top = -1;
 ④ 根据范围[-1,2],读取出12保存到strOfInt 字符串中来, 并且将字符"12\0",转化成数字12;
 ⑤ 当前top=-1,将tempStack中的字符a,复制12份入栈到stack中来;
 ⑥ 为当前的stack扩容, 在stack字符的末尾添加字符结束符合'\0';
 
 */

char * decodeString(char * s){
   
    /*.
     1.获取字符串长度
     2.设置默认栈长度50
     3.开辟字符串栈(空间为50)
     4.设置栈头指针top = -1;
     */
    int len = (int)strlen(s);
    int stackSize = 50;
    char* stack = (char*)malloc(stackSize * sizeof(char));
    int top = -1;
    
    //遍历字符串,在没有遇到"]" 之前全部入栈
    for (int i = 0; i < len; ++i) {
        if (s[i] != ']') {
            //优化:如果top到达了栈的上限,则为栈扩容;
            if (top == stackSize - 1) {
                stack = realloc(stack, (stackSize += 50) * sizeof(char));
            }
            //将字符入栈stack
            stack[++top] = s[i];
            printf("#① 没有遇到']'之前# top = %d\n",top);
        }
        else {
            int tempSize = 10;
            char* temp = (char*)malloc(tempSize * sizeof(char));
            int topOfTemp = -1;
            
            printf("#② 开始获取要复制的字符信息之前 # top = %d\n",top);
            //从栈顶位置开始遍历stack,直到"["结束;
            //把[a]这个字母a 赋值到temp栈中来;
            //简单说,就是将stack中方括号里的字符出栈,复制到temp栈中来;
            while (stack[top] != '[') {
                
                //优化:如果topOfTemp到达了栈的上限,则为栈扩容;
                if (topOfTemp == tempSize - 1) {
                    temp = realloc(temp, (tempSize += 10) * sizeof(char));
                }
                //temp栈的栈顶指针自增;
                ++topOfTemp;
                //将stack栈顶字符复制到temp栈中来;
                temp[topOfTemp] = stack[top];
                //stack出栈,则top栈顶指针递减;
                top--;
            }
            printf("#② 开始获取要复制的字符信息之后 # top = %d\n",top);
            
            //找到倍数数字.strOfInt字符串;
            //注意:如果是大于1位的情况就处理
            char strOfInt[11];
            //p记录当前的top;
            int curTop = top;
            printf("#③ 开始获取数字,数字位置上限 # curTop = %d\n",curTop);
            
            //top--的目的是把"["剔除,才能找到数字;
            top--;
            //遍历stack得出数字
            //例如39[a] 就要找到这个数字39.
            //p指向当前的top,我就知道上限了; 那么接下来通过循环来找它的数字下限;
            //结束条件:栈指针指向为空! stack[top] 不等于数字
            while (top != -1 && stack[top] >= '0' && stack[top] <= '9') {
                top--;
            }
            printf("#③ 开始获取数字,数字位置下限 # top = %d\n",top);
            
            //从top-1遍历到p之间, 把stack[top-1,p]之间的数字复制到strOfInt中来;
            //39中3和9都是字符. 我们要获取到这2个数字,存储到strOfInt数组
            for (int j = top + 1; j < curTop; ++j) {
                strOfInt[j - (top + 1)] = stack[j];
            }
            //为字符串strOfInt数组加一个字符结束后缀'\0'
            strOfInt[curTop - (top + 1)] = '\0';
            
            //把strOfInt字符串转换成整数 atoi函数;
            //把字母复制strOfInt份到stack中去;
            //例如39[a],就需要把复制39份a进去;
            int curNum = atoi(strOfInt);
            for (int k = 0; k < curNum ; ++k) {
                
                //从-1到topOfTemp 范围内,复制curNum份到stackTop中去;
                int kk = topOfTemp;
                while (kk != -1) {
                    
                    //优化:如果stack到达了栈的上限,则为栈扩容;
                    if (top == stackSize - 1) {
                        stack = realloc(stack, (stackSize += 50) * sizeof(char));
                    }
                    
                    //将temp栈的字符复制到stack中;
                    //stack[++top] = temp[kk--];
                    ++top;
                    stack[top] = temp[kk];
                    kk--;
                    
                }
            }
            free(temp);
            temp = NULL;
        }
    }
    
    //realloc 动态内存调整;
    //void *realloc(void *mem_address, unsigned int newsize);
    //构成字符串stack后, 在stack的空间扩容.
    char* ans = realloc(stack, (top + 1) * sizeof(char));
    ans[++top] = '\0';
    
    //stack 栈不用,则释放;
    free(stack);
    return ans;
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    // insert code here...
    printf("字符串编码问题!\n");
    
    char *s ;
    s = decodeString("12[a]");
    printf("字符编码后的结果: %s\n\n\n\n",s);
    
    s = decodeString("3[a]2[bc]");
    printf("字符编码后的结果: %s\n\n\n\n",s);

    s = decodeString("3[a2[c]]");
    printf("字符编码后的结果: %s\n\n\n\n",s);

    s = decodeString("2[abc]3[cd]ef");
    printf("字符编码后的结果: %s\n\n\n\n",s);

    printf("\n");


    
    return 0;
}

二、去除重复字母

给你一个仅包含小写字母的字符串，请你去除字符串中重复的字母，使得每个字母只出现一次。需保证返回结果的字典序最小（要求不能打乱其他字符的相对位置）
 示例1:
 输入:"bcabc"
 输出:"abc"
 
 示例2:
 输入:"cbacdcbc"
 输出:"acdb"
 */

/*
 解题关键:
 字典序: 字符串之间比较和数字比较不一样; 字符串比较是从头往后挨个字符比较,那个字符串大取决于两个字符串中第一个对应不相等的字符; 例如 任意一个a开头的字符串都大于任意一个b开头的字符串;例如字典中apple 大于 book;
 题目的意思,你去除重复字母后,需要按最小的字典序返回.并且不能打乱其他字母的相对位置;
 例如 bcabc 你应该返回abc, 而不是bca,cab;
 例如 cbacdcbc 应该返回acdb,而不是cbad,bacd,adcb
 例如 zab,应该返回zab,而不是abz;
 
 思路:
 1. 判断字符串可能出现的特殊情况
 2. 用一个record数组记录字符串中字母出现的次数;
 3. 申请一个字符串栈stack用来存储去除重复字母的结果,并利用它的特性帮助我们找到正确的次序;
 4. 遍历字符串s
 5. 从0~top,遍历stack 判断当前字符s[i]是否存在于栈stack中
    如果当前字符是否存在于栈的定义一个falg 标记isExist, 0表示不存在, 1表示存在
 6.如果isExist存在,record[s[i]]位置上的出现次数减一，并继续遍历下一个字符; 表示当前的stack已经有这个字符了没有必要处理这个重复的字母;
 7.如果isExist不存在,则
    如果不存在,则需要循环一个找到一个正确的位置,然后在存储起来;
    如果不存在，跳过栈中所有比当前字符大、且后面还会出现的元素，然后将当前字符入栈
    top > -1表示栈非空
    stack[top] > s[i]表示栈顶元素比当前元素大
    record[stack[top]] > 1表示后面还会出现
 通过一个while循环找到将栈中位置错误的数据,出栈. 找当前合适的位置,则结束while循环;
 找到合理的位置后,则将当前字符s[i]入栈;
 
 8.直到遍历完所有字符后,则为字符串栈stack 添加一个结束符'\0',并返回当前字符串首地址;
 
 */
char *removeDuplicateLetters(char *s)
{
    /*
     ① 特殊情况处理,s为空,或者字符串长度为0;
     ② 特殊情况,s的长度为1,则没有必要后续的处理,则直接返回s;
     */
    if (s == NULL || strlen(s) == 0) {
        return "";
    }
    if (strlen(s) == 1) {
        return s;
    }
    
    //record数组,用来记录字符串s中每个字符未来会出现的次数;
    char record[26] = {0};
    int len = (int)strlen(s);
    
    //申请一个字符串stack;(用栈的特性来进行stack字符串的数据进出)
    char* stack = (char*)malloc(len * 2 * sizeof(char));
    //memset(void *s, int ch, size_t n) 将stack len*2*sizeof(char)长度范围的空间填充0;
    memset(stack, 0, len * 2 * sizeof(char));
    //stack 栈顶赋初值为-1;
    int top = -1;
    
    //1.统计每个字符的频次
    //例如bcabc  recod[26] = {1,2,2};
    int i;
    for (i = 0; i < len; i++) {
        record[s[i] - 'a']++;
    }
    
    //2.遍历s,入栈
    for (i = 0; i < len; i++) {
        
        
        //isExist 标记, 判断当前字符是否存在栈中;
        int isExist = 0;
        
        //①从0~top,遍历stack 判断当前字符s[i]是否存在于栈stack中
        //如果当前字符是否存在于栈的flag, 0表示不存在, 1表示存在
        //top指向栈顶(也是执行stack字符串最后一个字符的位置,表示字符串长度上限)
        for (int j = 0; j <= top; j++) {
            if (s[i] == stack[j]) {
                isExist = 1;
                break;
            }
        }
        
        //② 如果存在,record[s[i]]位置上的出现次数减一，并继续遍历下一个字符
        //③ 如果不存在,则需要循环一个正确位置存储起来;
        //④ 如果不存在，跳过栈中所有比当前字符大、且后面还会出现的元素，然后将当前字符入栈
        // top > -1表示栈非空
        //stack[top] > s[i]表示栈顶元素比当前元素大
        //record[stack[top]] > 1表示后面还会出现
        //例如b,c因为不符合以下条件会直接入栈.stack[] = "bc",但是当当前字符是"a"时,由于bcabc,a不应该是在stack的顺序是"bca",所以要把位置不符合的字符出栈;
        //top = 1,stack[top] > s[i], c>a; 并且stack[top] 在之后还会重复的出现,所以我们可以安心的把stack中的栈顶C出栈,所以stack[]="b",top减一后等于0; 同时也需要将record[c]出现次数减一;
        //top=0,stack[top]>s[i],b>a,并且stack[top] 在之后还会出现,所以stack把栈顶b出栈,所以此时栈stack[]="",top减一后等于-1, 此时栈中位置不正确的字符都已经移除;
        
        if (isExist == 1) {
            record[s[i] - 'a']--;
        } else {
            while (top > -1 && stack[top] > s[i] && record[stack[top] - 'a'] > 1) {
               
                // 跳过该元素，频次要减一
                record[stack[top] - 'a']--;
                // 出栈
                top--;
            }
            
            //⑤ 结束while 循环;
            //循环结束的3种可能性:(1)移动到栈底(top == -1) ; (2)栈顶元素小于当前元素(stack[top] <= s[i]) (3)栈顶元素后面不出现(record[stack[top]] == 1)
            // 此时，当前元素要插入到top的下一个位置
            // top往上移动1位
            top++;
            // 入栈
            stack[top] = s[i];
        }
    }
    
    //结束栈顶添加字符结束符
    stack[++top] = '\0';
    
    return stack;
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    // insert code here...
    printf("去掉重复字母! LeetCode-困难 \n");
    
    char *s ;
    s = removeDuplicateLetters("bcabc");
    printf("%s\n",s);
 
//    s = removeDuplicateLetters("zab");
//    printf("%s\n",s);
//
//    s = removeDuplicateLetters("cbacdcbc");
//    printf("%s\n",s);
    
    printf("\n");
    return 0;
}