java 如何提高创建逗号分隔数字的算法的时间复杂度?

qxgroojn  于 2023-03-21  发布在  Java
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**问题:**我有一个输入,它是一个数字作为字符串。例如“123”。我想输出一个字符串列表,其中包含所有可能的方式,用逗号分隔数字。然而,列表中的任何元素都不应该包含3位数字。一些例子:

输入:“1”
输出:[“1”]
输入:“12”
输出:[“1,2”,“1,2”]
输入:“123”
输出:[“1、23”、“12、3”、“1、2、3”]
输入:“1234”
输出:[“12,34”,“1,2,34”,“1,23,4”,“12,3,4”,“1,2,3,4”]
输入:“12345”
输出:[“1,23,45”,“12,3,45”,“1,2,3,45”,“12,34,5”,“1,2,34,5”,“1,23,4,5”,“12,3,4,5”,“1,2,3,4,5”]
我已经有一个函数可以做到这一点:

public static List<String> getCommaSeparatedNumbers(String num) {
        List<String> results = new ArrayList<>();
        int n = num.length();

        // If the number has less than 1 digit, there is only one possible way to format it
        if (n <= 1) {
            results.add(num);
            return results;
        }

        // Create an array to store all possible comma-separated numbers
        String[] possibilities = new String[(int) Math.pow(2, n - 1)];

        // Generate all possible comma-separated numbers using binary representation
        for (int i = 0; i < possibilities.length; i++) {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for (int j = 0; j < n; j++) {
                sb.append(num.charAt(j));
                if ((i & (1 << j)) > 0 && j != n - 1) {
                    sb.append(",");
                }
            }
            possibilities[i] = sb.toString();
        }

        // Filter out numbers with more than 2 consecutive digits
        for (String s : possibilities) {
            if (!s.matches(".*\\d{3,}.*")) {
                results.add(s);
            }
        }

        return results;
}

然而,这个函数的时间复杂度为~ O(2^n * n)。不幸的是,我有时会输入很多位数的数字,这样函数就太长了。有没有办法降低这个函数的时间复杂度?
我想你也许可以使用递归算法。例如,如果你有输入“123”,你看前两位,你可以创建“1,2”和“1,2”。现在如果你看“1,2”,你可以添加“3”或“,3”。如果你看“1,2”,你只能添加“,3”。基本上,如果在最后一位数字之前,这里有一个逗号,你只能用逗号加上一个数字,否则你可以只加数字,或者用逗号加上一个数字,我还不能实现这个算法来测试它。

c7rzv4ha

c7rzv4ha1#

产量的大小将是决定性因素。
我们可以用这个算法生成字符串:
如果字符串包含2个以上的字符,则必须至少插入一个逗号。第一个逗号可以插入在第一个字符之后或第二个字符之后。插入逗号之后的子字符串可以用相同的逻辑处理。
因此,对于输出中的字符串数量,我们观察到以下递归关系:
𝑇(1)= 1
𝑇(2)= 2
𝑇(𝑛)=𝑇(𝑛−1)+𝑇(𝑛−2)
这是斐波那契序列。因此输出中的字符串数量等于Fib(𝑛),其中𝑛是输入字符串的大小。
这意味着输出由𝑛⋅Fib(𝑛)字符组成(不包括逗号),这决定了一个有效算法的时间复杂度。由于Fib(𝑛)是O(𝜙𝑛),其中𝜙=(1+√5)/2,我们可以实现的最佳时间复杂度是O(𝑛𝜙𝑛)。
下面是一个实现上述递归关系的递归函数:

public static List<String> getCommaSeparatedNumbers(String num) {
        List<String> results = new ArrayList<>();
        int n = num.length();

        if (n == 1) {
            results.add(num);
        } else if (n == 2) {
            results.add(num);
            results.add(num.substring(0, 1) + "," + num.substring(1));
        } else if (n > 0) {
            for (String s : getCommaSeparatedNumbers(num.substring(2))) {
                results.add(num.substring(0, 2) + "," + s);
            }
            for (String s : getCommaSeparatedNumbers(num.substring(1))) {
                results.add(num.substring(0, 1) + "," + s);
            }
        }
        return results;
    }

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