递归字符串解压

Question

我正在尝试解压缩如下所示的字符串：

输入：4(ab)

输出：abababab

输入：11ab

输出：aaaaaaaaaab

输入：2(3b3(ab))

输出：bbbabababbbbababab

上面的例子都使用下面的递归方法正确显示，但是当我输入如下内容时会出现问题：

输入：4(ab)a

预期输出：ababababa

输入：2(3b3(ab))a

预期输出：bbbabababbbbabababa

我意识到返回语句“return 重复”中出现的问题。在其当前状态下，递归将继续，直到它到达输入字符串的结尾，即使在结束括号之后也是如此。基本上我不知道如何让它在到达结尾括号时中断，然后如果还有任何剩余则继续。在 2(3b3(ab))a 中它应该返回 2*(3b3(ab))+a，现在它返回 2*(3b3(ab))a。非常感谢任何帮助，因为我无法理解它。

public static String decompress(String compressedText) throws Exception
{
   //BASE CASE 
    if(compressedText.length() == 1)
    {
        if(compressedText.charAt(0) == ')')
        {
            System.out.println("1: " + compressedText);
            return "";
        }
        else
        {
            System.out.println("2: " + compressedText);
            return compressedText;
        }

    }
    //END BASECASE


    if(compressedText.charAt(0) == '(')
    {
        System.out.println("3: " + compressedText);
        return decompress(compressedText.substring(1));        
    }


    //IF DOUBLE DIGIT
    if(Character.isDigit(compressedText.charAt(0)) == true && Character.isDigit(compressedText.charAt(1)) == true)
    {
        if(compressedText.charAt(3) != '(')
        {
            System.out.println("4: " + compressedText);
            int i = Integer.parseInt(compressedText.substring(0,2));
            String repeated = new String(new char[i]).replace("\0", compressedText.substring(2,3));  
            return repeated + decompress(compressedText.substring(3));
        }
        else
        {
            System.out.println("5: " + compressedText);
            int i = Integer.parseInt(compressedText.substring(0,2));
            String repeated = new String(new char[i]).replace("\0", decompress(compressedText.substring(2)));
            return repeated;
        }

    }
    //END DOUBLE DIGIT



    //IF SINGLE DIGIT
    if (Character.isDigit(compressedText.charAt(0)) == true)
    {
        if(compressedText.charAt(1) !='(')
        {
            System.out.println("6: " + compressedText);
            int i = Integer.parseInt(compressedText.substring(0,1));
            String repeated = new String(new char[i]).replace("\0", compressedText.substring(1,2));  
            return repeated + decompress(compressedText.substring(2)); 
        }
        else
        {
            System.out.println("7: " + compressedText);
            int i = Integer.parseInt(compressedText.substring(0,1));
            String repeated = new String(new char[i]).replace("\0", decompress(compressedText.substring(1)));
            return repeated;
        }

    }
    //END SINGLE DIGIT

    //IF RIGHT PARENTHESIS
    if (compressedText.charAt(0) == ')')
    {
        if (compressedText.charAt(1) != ')')
        {
            System.out.println("8: " + compressedText);
            return "";
        }
        else
        {
            System.out.println("9: " + compressedText);
            return  decompress(compressedText.substring(1));

        }

    }
    //END 

        System.out.println("10: " + compressedText);
        return compressedText.charAt(0)+decompress(compressedText.substring(1));

}

Answer 1

使用元组作为递归的返回值，除了累加的字符串外，还提供右括号的索引：

index 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
str   2 ( 3 b 3 ( a b ) ) a

  f(0)

  => 2 * f(1)[0] add f(f(1)[1] + 1)  // f(1)[1] is the closing index 

    f(1) => 3 * b + 3 * f(5)[0] add f(f(5)[1] + 1)

    => f(5) returns (ab,8)

    f(1) => bbb + ababab add f(9) // str[9] is closing parenthesis

    => f(1) returns (bbbababab,9)

  => 2 * bbbababab add f(10)

  => bbbabababbbbabababa

JavaScript 代码：

var example = '2(3b3(ab)2(cd3(fg)))ab2(gh2(xz))';

console.log(example);
console.log(decompress(example));

function decompress(s){

  // returns tuple [accumulator, index of closing parenthesis]
  function f(i){
  
    var accum = '',
        mult = '',
        curr = '';
      
    // accumulate all parenthetical groups in this level  
    while (i !== s.length){

      // closing parenthesis
      if (s[i] === ')'){
      
        // add the last decompression
        if (curr !== ''){
          accum += customReplicate(curr,mult);
        }
        
        // exit this call
        return [accum,i];
      }
          
      // character is a digit
      if (!isNaN(parseInt(s[i]))){
      
        // add previous decompression
        if (curr !== ''){
          accum += customReplicate(curr,mult);
          
          curr = '';
          mult = s[i];
          
        } else {
          mult += s[i];
        }
        
        i++;
        
      // character is a character
      } else if (s[i] !== '('){
      
        curr += s[i];
        i++;
        
      // parenthetical group 
      } else if (s[i] === '('){
      
        // recursive call
        [tempAccum,index] = f(i + 1);

        accum += customReplicate(tempAccum,mult);
        mult = '';
        i = index + 1;
      }
    }
    
    return accum + customReplicate(curr,mult);
  }
  
  // initialize the recursion
  return f(0);
}

function customReplicate(str,times){
  return new Array(times === '' ? 1 : parseInt(times))
                 .fill(str).join('');
}

Answer 2

我注意到的一件事是，当您在输出 "8:" 后返回 "" 时，您正在“丢失”最后一个“a”。在那个位置，尾随字符也应该被处理，但是你不能简单地将它们返回到那里——既不是直接也不是通过解压缩它们——因为这会导致bbbabaabaababbbabaabaaba。

遗憾的是，我没有找到基于您的代码返回正确值的解决方案（我猜您如何将部分处理的文本放入递归中有一些奇怪的行为，但我不确定...... )。

但是，我考虑了如何解决这个压缩问题，并提出了两个非递归解决方案。也许他们可以帮助您改进您的解决方案。旁注：我的解决方案假设字符串格式正确，即它没有任何不匹配的括号等。 （我使用了我在答案末尾添加的重复功能。）

第一个解决方案使用正则表达式，它搜索数字和后面的部分（一个字符或括号括起来的部分，它本身不包含括号）。这样，括号和单字符的解压就从内到外处理了。

public static String decompressWithRegex(String s) {
    if ((s == null) || (s.length() == 0)) {
        return s;
    }
    // pattern for finding number with either bracket-enclosed, char-only part or single char
    Pattern p = Pattern.compile("(\\d+)((?:[^\\d\\(\\)]{1})|(?:\\([^\\d\\(\\)]+\\)))");
    String tmp = s;
    Matcher m = p.matcher(tmp);
    // start searching
    while (m.find(0)) {
        // first capture group returns count
        int count = Integer.parseInt(m.group(1));
        // second group is string to repeat (if it's bracket-enclosed, then remove brackets)
        String what = m.group(2).replace("(", "").replace(")", "");
        // build replacement part
        String replacePart = repeat(what, count);
        // replace it
        tmp = m.replaceFirst(replacePart);
        // reset matcher (source of matcher is now the new string)
        m.reset(tmp);
    }
    return tmp;
}

第二种解决方案不使用正则表达式。相反，它对如何处理解压做了一些假设：

• 后面没有括号括起来的任何数字都可以直接 原地解压，先完成
• 括号括起来的部分是通过找到第一个右括号来处理的
• 然后从那里返回开始搜索左括号
• 这会让你有重复的部分
• 左括号应该有一个数字，然后搜索和解析
• 现在我们已经掌握了所有信息，更换部件已构建并放置在正确的位置
• 然后搜索下一个右括号，如果有的话，按照上面的方法处理
• 如果没有右括号，则解压字符串

代码：

public static String decompressWithSearching(String s) {
    if ((s == null) || (s.length() == 0)) {
        return s;
    }
    // replace non-groups first
    for (int i = s.length() - 1; i >= 0; i--) {
        // find digit that is not followed by bracket
        if (Character.isDigit(s.charAt(i)) && s.charAt(i + 1) != '(') {
            // string to repeat is right behind the digit
            String part = s.substring(i + 1, i + 2);
            // find complete digit
            String countStr = "";
            int j = i;
            for ( ; j >= 0 && Character.isDigit(s.charAt(j)); j--) {
                countStr = s.charAt(j) + countStr;
            }
            int count = Integer.parseInt(countStr);
            // build replacement part
            String replacePart = repeat(part, count);
            // replace part
            s = s.substring(0, j + 1) + replacePart + s.substring(i + 2);
        }
    }

    // replace nested parts
    int closing;
    while ((closing = s.indexOf(')')) > -1) {
        // find matching opening bracket
        int opening = s.lastIndexOf('(', closing);
        // text between is to be repeated
        String what = s.substring(opening + 1,closing);
        // find complete digit
        String countStr = "";
        int numPartIndex = opening - 1;
        while (numPartIndex >= 0 && Character.isDigit(s.charAt(numPartIndex))) {
            countStr = s.charAt(numPartIndex) + countStr;
            numPartIndex--;
        }
        int count = Integer.parseInt(countStr);
        // build replacement part
        String replacePart = repeat(what, count);
        // replace part
        s = s.substring(0, numPartIndex + 1) + replacePart + s.substring(closing + 1);
    }

    return s;
}

重复字符串的实用方法：

public static String repeat(String what, int times) {
    if ((times <= 0) || (what == null) || (what.length() == 0)) {
        return "";
    }
    StringBuilder buffer = new StringBuilder(times * what.length());
    for (int i = 0; i < times; i++) {
        buffer.append(what);
    }
    return buffer.toString();
}

Answer 3

我意识到这是一个 Java 问题，但我通常会编写一个小的 Ruby 代码来测试一个想法，然后再用 Java 实现它。如果有人感兴趣，这是我的代码：

def decompress(str)
  str.gsub!(/(\d+)([a-z])/i){$2*$1.to_i}       # Replace every subtring like "3b" and "11a".
  while str.include?('(') do
    str.sub!(/(\d+)\(([a-z]+)\)/){$2*$1.to_i}  # Replace the first inner group found
  end
  str
end

puts decompress("4(ab)")       == "abababab"
puts decompress("11ab")        == "aaaaaaaaaaab"
puts decompress("2(3b3(ab))")  == "bbbabababbbbababab"
puts decompress("4(ab)a")      == "ababababa"
puts decompress("2(3b3(ab))a") == "bbbabababbbbabababa"
#=> true, true, true, true, true

@jCoder 在他的第一个示例中写的几乎完全相同，因此无需重新发明轮子！