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字符串的编码与解码

字符串的编码与解码

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运行时间: 47 ms, 内存: 16.2 MB


/*
 * Problem 271: Encode and Decode Strings (Java Stream Version)
 * 
 * Approach:
 * 1. For encoding, we prepend each string with its length followed by a delimiter using Java Streams.
 * 2. For decoding, we extract the length from the encoded string, and then extract the corresponding substring using Stream.
 */
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.Stream;
 
public class CodecStream {
    // Encodes a list of strings to a single string.
    public String encode(List<String> strs) {
        return strs.stream()
                   .map(s -> s.length() + "#" + s)
                   .collect(Collectors.joining());
    }
 
    // Decodes a single string to a list of strings.
    public List<String> decode(String s) {
        List<String> decoded = new ArrayList<>();
        int i = 0;
        while (i < s.length()) {
            int delimiterPos = s.indexOf('#', i);
            int length = Integer.parseInt(s.substring(i, delimiterPos));
            i = delimiterPos + 1 + length;
            decoded.add(s.substring(delimiterPos + 1, i));
        }
        return decoded;
    }
}

解释

方法:

该题解的思路是通过使用一个特殊字符(ASCII 码为 258 的字符)作为分隔符,将字符串列表拼接成一个字符串进行编码。解码时则按照该分隔符进行字符串拆分,得到原始的字符串列表。选用 ASCII 码为 258 的字符是为了避免与常见字符冲突。

时间复杂度:

O(n)

空间复杂度:

O(n)

代码细节讲解

🦆
为什么选用ASCII码为258的字符作为分隔符,而不是使用更常见的ASCII字符?
选用ASCII码为258的字符作为分隔符的原因是,这个字符不属于标准的ASCII字符集(ASCII字符集的范围是0-127),因此它很不可能在常规文本数据中出现。这样可以大大降低编码字符串时分隔符与数据内容冲突的可能性,从而避免编解码过程中的错误。使用常见的ASCII字符作为分隔符则可能与原始数据中的内容冲突,导致无法正确分隔和恢复数据。
🦆
在使用chr(258)作为分隔符时,如何确保这个分隔符不会在输入的字符串列表中出现,从而导致解码错误?
使用chr(258)作为分隔符时,确保它不会在输入的字符串中出现的前提是基于这个字符不是有效的UTF-8或标准ASCII字符。实际上,chr(258)对应于Unicode字符U+0102,这在大多数文本数据中是极不常见的。然而,如果要绝对安全,可以在编码前对每个字符串进行检查,确保它们不含有该分隔符。如果存在,则可以对原始数据进行转义处理或选择其他更合适的分隔符。
🦆
解码函数中直接使用split(chr(258))进行解码,如果原始字符串列表中包含空字符串,解码后的结果是否会准确反映这一点?
是的,如果原始字符串列表中包含空字符串,使用split(chr(258))方法解码后的结果会准确反映这一点。例如,如果编码前的列表是['hello', '', 'world'],那么编码后的字符串将是 'helloĂĂworld'。解码时,split(chr(258))将根据Ă分隔符正确地将字符串拆分为['hello', '', 'world'],其中包括一个空字符串。
🦆
如果在编码或解码过程中出现了UnicodeError,例如由于某些环境不支持超出标准ASCII范围的字符,应如何处理?
如果在某些环境下不支持超出标准ASCII范围的字符,可能会引发UnicodeError。在这种情况下,可以考虑使用更通用的字符作为分隔符,例如一些不太可能出现在常规文本中的组合字符或序列(如特殊符号组合等)。此外,还可以通过转义机制来处理原始字符串中可能出现的分隔符,确保编解码过程的健壮性。选择正确的分隔符和处理策略取决于具体的应用环境和数据特性。

相关问题

外观数列

给定一个正整数 n ,输出外观数列的第 n 项。

「外观数列」是一个整数序列,从数字 1 开始,序列中的每一项都是对前一项的描述。

你可以将其视作是由递归公式定义的数字字符串序列:

  • countAndSay(1) = "1"
  • countAndSay(n) 是对 countAndSay(n-1) 的描述,然后转换成另一个数字字符串。

前五项如下:

1.     1
2.     11
3.     21
4.     1211
5.     111221
第一项是数字 1 
描述前一项,这个数是 1 即 “ 一 个 1 ”,记作 "11"
描述前一项,这个数是 11 即 “ 二 个 1 ” ,记作 "21"
描述前一项,这个数是 21 即 “ 一 个 2 + 一 个 1 ” ,记作 "1211"
描述前一项,这个数是 1211 即 “ 一 个 1 + 一 个 2 + 二 个 1 ” ,记作 "111221"

描述 一个数字字符串,首先要将字符串分割为 最小 数量的组,每个组都由连续的最多 相同字符 组成。然后对于每个组,先描述字符的数量,然后描述字符,形成一个描述组。要将描述转换为数字字符串,先将每组中的字符数量用数字替换,再将所有描述组连接起来。

例如,数字字符串 "3322251" 的描述如下图:

 

示例 1:

输入:n = 1
输出:"1"
解释:这是一个基本样例。

示例 2:

输入:n = 4
输出:"1211"
解释:
countAndSay(1) = "1"
countAndSay(2) = 读 "1" = 一 个 1 = "11"
countAndSay(3) = 读 "11" = 二 个 1 = "21"
countAndSay(4) = 读 "21" = 一 个 2 + 一 个 1 = "12" + "11" = "1211"

 

提示:

  • 1 <= n <= 30

二叉树的序列化与反序列化

序列化是将一个数据结构或者对象转换为连续的比特位的操作,进而可以将转换后的数据存储在一个文件或者内存中,同时也可以通过网络传输到另一个计算机环境,采取相反方式重构得到原数据。

请设计一个算法来实现二叉树的序列化与反序列化。这里不限定你的序列 / 反序列化算法执行逻辑,你只需要保证一个二叉树可以被序列化为一个字符串并且将这个字符串反序列化为原始的树结构。

提示: 输入输出格式与 LeetCode 目前使用的方式一致,详情请参阅 LeetCode 序列化二叉树的格式。你并非必须采取这种方式,你也可以采用其他的方法解决这个问题。

 

示例 1:

输入:root = [1,2,3,null,null,4,5]
输出:[1,2,3,null,null,4,5]

示例 2:

输入:root = []
输出:[]

示例 3:

输入:root = [1]
输出:[1]

示例 4:

输入:root = [1,2]
输出:[1,2]

 

提示:

  • 树中结点数在范围 [0, 104]
  • -1000 <= Node.val <= 1000

压缩字符串

给你一个字符数组 chars ,请使用下述算法压缩:

从一个空字符串 s 开始。对于 chars 中的每组 连续重复字符

  • 如果这一组长度为 1 ,则将字符追加到 s 中。
  • 否则,需要向 s 追加字符,后跟这一组的长度。

压缩后得到的字符串 s 不应该直接返回 ,需要转储到字符数组 chars 中。需要注意的是,如果组长度为 1010 以上,则在 chars 数组中会被拆分为多个字符。

请在 修改完输入数组后 ,返回该数组的新长度。

你必须设计并实现一个只使用常量额外空间的算法来解决此问题。

 

示例 1:

输入:chars = ["a","a","b","b","c","c","c"]
输出:返回 6 ,输入数组的前 6 个字符应该是:["a","2","b","2","c","3"]
解释:"aa" 被 "a2" 替代。"bb" 被 "b2" 替代。"ccc" 被 "c3" 替代。

示例 2:

输入:chars = ["a"]
输出:返回 1 ,输入数组的前 1 个字符应该是:["a"]
解释:唯一的组是“a”,它保持未压缩,因为它是一个字符。

示例 3:

输入:chars = ["a","b","b","b","b","b","b","b","b","b","b","b","b"]
输出:返回 4 ,输入数组的前 4 个字符应该是:["a","b","1","2"]。
解释:由于字符 "a" 不重复,所以不会被压缩。"bbbbbbbbbbbb" 被 “b12” 替代。

 

提示:

  • 1 <= chars.length <= 2000
  • chars[i] 可以是小写英文字母、大写英文字母、数字或符号

计数二进制子串

给定一个字符串 s,统计并返回具有相同数量 01 的非空(连续)子字符串的数量,并且这些子字符串中的所有 0 和所有 1 都是成组连续的。

重复出现(不同位置)的子串也要统计它们出现的次数。

 

示例 1:

输入:s = "00110011"
输出:6
解释:6 个子串满足具有相同数量的连续 1 和 0 :"0011"、"01"、"1100"、"10"、"0011" 和 "01" 。
注意,一些重复出现的子串(不同位置)要统计它们出现的次数。
另外,"00110011" 不是有效的子串,因为所有的 0(还有 1 )没有组合在一起。

示例 2:

输入:s = "10101"
输出:4
解释:有 4 个子串:"10"、"01"、"10"、"01" ,具有相同数量的连续 1 和 0 。

 

提示:

  • 1 <= s.length <= 105
  • s[i]'0''1'