24.2.1 Problem A. Lucky Substrings

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2023-12-01

Source

hihoCoder

Problem

时间限制:10000ms

单点时限:1000ms

内存限制:256MB

描述

A string s is LUCKY if and only if the number of different characters in s is a fibonacci number. Given a string consisting of only lower case letters, output all its lucky non-empty substrings in lexicographical order. Same substrings should be printed once.

输入

A string consisting no more than 100 lower case letters.

输出

Output the lucky substrings in lexicographical order, one per line. Same substrings should be printed once.

样例输入

aabcd

样例输出

a
aa
aab
aabc
ab
abc
b
bc
bcd
c
cd
d

题解

简单实现题，即判断 substring 中不同字符串的个数是否为 fibonacci 数，最后以字典序方式输出，且输出的字符串中相同的只输出一次。分析下来需要做如下几件事：

两重 for 循环取输入字符串的所有可能子串。
判断子串中不同字符的数目，这里使用可以去重的数据结构Set比较合适，最后输出Set的大小即为不同字符的数目。
判断不同字符数是否为 fibonacci 数，由于子串数目较多，故 fibonacci 应该首先生成，由于字符串输入最大长度为100，故使用哈希表这种查询时间复杂度为 $$O(1)$$ 的数据结构。
将符合条件的子串加入到最终结果，由于结果需要去重，故选用Set数据结构。

Java

import java.util.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        String input = in.nextLine();
        Set<String> result = solve(input);
        for (String s : result) {
            System.out.println(s);
        }
    }

    public static Set<String> solve(String input) {
        Set<Long> fibonacci = fibonacci_number(input.length());
        Set<String> res = new TreeSet<String>();
        for (int i = 0; i < input.length(); i++) {
            for (int j = i + 1; j <= input.length(); j++) {
                String substr = input.substring(i, j);
                if (isFibonacci(substr, fibonacci)) {
                    res.add(substr);
                }
            }
        }

        return res;
    }

    public static boolean isFibonacci(String s, Set<Long> fibo) {
        Set<Character> charSet = new HashSet<Character>();
        for (Character c : s.toCharArray()) {
            charSet.add(c);
        }
        // convert charSet.size() to long
        if (fibo.contains((long)charSet.size())) {
            return true;
        } else {
            return false;
        }
    }

    public static Set<Long> fibonacci_number(int n) {
        // generate fibonacci number till n
        Set<Long> fibonacci = new HashSet<Long>();
        long fn2 = 1, fn1 = 1, fn = 1;
        fibonacci.add(fn);
        for (int i = 3; i <= n; i++) {
            fn = fn1 + fn2;
            fibonacci.add(fn);
            fn2 = fn1;
            fn1 = fn;
        }
        return fibonacci;
    }
}

源码分析

fibonacci 数组的生成使用迭代的方式，由于保存的是Long类型，故在判断子串 size 时需要将 size 转换为long. Java 中常用的 Set 有两种，无序的HashSet和有序的TreeSet.

复杂度分析

遍历所有可能子串，时间复杂度 $$O(n^2)$$, fibonacci 数组和临时子串，空间复杂度 $$O(n)$$.