花括号展开

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/*
 * Leetcode题目: 花括号展开
 * 题目思路: 
 * 1. 使用递归方法解析输入字符串。
 * 2. 在递归过程中，如果遇到花括号，首先解析内部内容并返回结果。
 * 3. 解析后的结果使用回溯法生成所有可能的组合。
 * 4. 最终将所有结果按字典序排序。
 * 5. 使用Java Stream进行组合和排序。
 */
import java.util.*;
import java.util.stream.*;

public class BraceExpansionStream {
    public List<String> expand(String s) {
        if (s.isEmpty()) return Collections.emptyList();
        List<String> result = helper(s, 0);
        return result.stream().sorted().collect(Collectors.toList());
    }

    private List<String> helper(String s, int index) {
        if (index == s.length()) return Arrays.asList("");
        List<String> result = new ArrayList<>();
        if (s.charAt(index) == '{') {
            int closeIndex = s.indexOf('}', index);
            String[] options = s.substring(index + 1, closeIndex).split(",");
            List<String> suffixes = helper(s, closeIndex + 1);
            for (String option : options) {
                result.addAll(suffixes.stream().map(suffix -> option + suffix).collect(Collectors.toList()));
            }
        } else {
            result = helper(s, index + 1).stream().map(suffix -> s.charAt(index) + suffix).collect(Collectors.toList());
        }
        return result;
    }

    public static void main(String[] args) {
        BraceExpansionStream solution = new BraceExpansionStream();
        System.out.println(solution.expand("{a,b}c{d,e}f"));
    }
}

解释

方法:

该题解采用了深度优先搜索（DFS）来解决花括号展开问题。首先，遍历输入字符串，按照花括号内外的字符分组，并存储到数组arr中。数组中的每个元素要么是花括号内的一组字符，要么是花括号外的单个字符。利用DFS遍历arr数组中的每个元素，构建所有可能的字符串组合。最后，返回排序后的结果列表。

时间复杂度:

O(n * k^n)

空间复杂度:

O(n + k^n)

代码细节讲解

🦆

在处理花括号展开问题中，为什么选择使用深度优先搜索（DFS）而不是其他算法如广度优先搜索（BFS）或迭代方法？

▷

DFS是适合这类问题的，因为它能够通过递归的方式自然地处理嵌套结构，例如花括号中的内容。DFS可以直接对每个字符或字符集进行递归分支，便于构建和追踪不同的字符串组合。相比之下，BFS和迭代方法虽然也可以实现，但在处理深度嵌套或多层分支时，管理和构建这些组合的复杂度会显著增加。DFS通过递归调用自身，更直观地反映了组合的构建过程。

🦆

题解中提到，数组arr中的每个元素要么是花括号内的一组字符，要么是花括号外的单个字符。如何处理连续的花括号外字符，例如在字符串`s = 'ab{c,d}e{f,g}h'`中的`ab`和`e`？

▷

在题解的实现中，连续的花括号外字符应当作为整个单元存储在数组arr中。例如，'ab'和'e'都应当被视为独立的元素。处理过程中，若遇到花括号外的字符并且不是在花括号内，则这些连续字符应连续累加直到遇到下一个花括号或字符串结束。这在题解中未明确说明，是一个需要改进的地方。正确的处理应当在读取到第一个花括号外的字符时开始一个新的元素，并继续添加到该元素直到遇到花括号或字符串结束。

🦆

在DFS递归函数中，如果某个位置的字符集包含多个字符，如何确保所有字符都被遍历且没有遗漏？

▷

在DFS递归函数中，每次递归都会遍历当前位置的字符集中的每一个字符。通过循环遍历arr数组中的每个元素，并在每个循环中递归调用DFS函数，确保从每个字符集选择一个字符进行组合。这样的循环确保了每个字符都有机会被选中，并且每种可能的字符串组合都被构建和记录。

🦆

递归过程中是否有可能出现栈溢出的情况？如果有，是在什么样的输入条件下可能发生？

▷

在递归过程中，栈溢出是可能发生的，尤其是在处理非常长的字符串或深度嵌套的花括号时。每次递归调用都会使用栈空间，如果递归层数过多，可能会导致栈溢出错误。特别是在输入字符串中花括号嵌套层数非常高或字符串长度过长时，每增加一层嵌套或一个字符，都会相应地增加调用栈的深度。优化递归深度或改用迭代方法可以减少这种风险。

相关问题

字符串解码

给定一个经过编码的字符串，返回它解码后的字符串。

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。

示例 1：

输入：s = "3[a]2[bc]"
输出："aaabcbc"

示例 2：

输入：s = "3[a2[c]]"
输出："accaccacc"

示例 3：

输入：s = "2[abc]3[cd]ef"
输出："abcabccdcdcdef"

示例 4：

输入：s = "abc3[cd]xyz"
输出："abccdcdcdxyz"

提示：

1 <= s.length <= 30
s 由小写英文字母、数字和方括号 '[]' 组成
s 保证是一个有效的输入。
s 中所有整数的取值范围为 [1, 300]

字母大小写全排列

给定一个字符串 s ，通过将字符串 s 中的每个字母转变大小写，我们可以获得一个新的字符串。

返回 所有可能得到的字符串集合 。以 任意顺序 返回输出。

示例 1：

输入：s = "a1b2"
输出：["a1b2", "a1B2", "A1b2", "A1B2"]

示例 2:

输入: s = "3z4"
输出: ["3z4","3Z4"]

提示:

1 <= s.length <= 12
s 由小写英文字母、大写英文字母和数字组成