6_Z字形变换

【问题描述】

将一个给定字符串 s 根据给定的行数 numRows ，以从上往下、从左到右进行 Z 字形排列。

比如输入字符串为 "PAYPALISHIRING" 行数为 3 时，排列如下：

P   A   H   N
A P L S I I G
Y   I   R

之后，你的输出需要从左往右逐行读取，产生出一个新的字符串，比如："PAHNAPLSIIGYIR"。

请你实现这个将字符串进行指定行数变换的函数：

string convert(string s, int numRows);

示例一：
输入：s = "PAYPALISHIRING", numRows = 3
输出："PAHNAPLSIIGYIR"

示例二：
输入：s = "PAYPALISHIRING", numRows = 4
输出："PINALSIGYAHRPI"
解释：
P     I    N
A   L S  I G
Y A   H R
P     I

示例三：
输入：s = "A", numRows = 1
输出："A"

提示：

• 1 <= s.length <= 1000
• s 由英文字母（小写和大写）、',' 和 '.' 组成
• 1 <= numRows <= 1000

【算法设计思想】

在解决本题时，我们主要是要理解清楚本题是要我们做什么，其实笔者认为本题叫做“N字形”变换更为合适。

首先我们应该对特殊情况进行检查，如果numRows这个参数为1，那么我们什么都不需要做，直接返回s即可。

接下来我们便对一般的情况进行处理，首先我们应该要创建一个字符串变量rows，这样它可以用来存储为我们在遍历过程中的结果，长度为numRows。接着我们对字符串s进行遍历，由down变量和row变量这两个关键因素来控制我们字符要插入的位置，最后我们遍历rows这个数组，把结果放入我们的ans数组中过即可。

【算法描述】

C++：

class Solution {
public:
    // 定义函数convert，输入为字符串s和整数numRows，返回值类型为string
    string convert(string s, int numRows) {
        // 如果numRows等于1，直接返回原字符串s，因为没有改变的必要
        if (numRows == 1)
            return s;

        // 创建一个字符串向量rows，用于存储不同行的字符
        vector<string> rows(numRows);

        // 初始化标志位down为false，表示首先向下移动
        bool down = false;

        // 初始化变量row为0，表示从第一行开始
        int row = 0;

        // 遍历原字符串s中的每一个字符
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            // 将当前字符添加到对应的行中
            rows[row] += s[i];

            // 当到达第一行或最后一行时，改变方向
            if (row == 0 || row == numRows - 1)
                down = !down;

            // 根据down的值调整行号，down为true时向下移动，否则向上移动
            row += down ? 1 : -1;
        }

        // 初始化一个新的字符串ans来存储结果
        string ans = "";

        // 将每行的内容连接起来形成最终结果
        for(int i = 0; i < numRows; i++){
            ans += rows[i];
        }

        // 返回最终结果
        return ans;
    }
};

Java：

class Solution {
    public String convert(String s, int numRows) {
        // 如果只有一行，则直接返回原字符串，因为没有Z字形排列
        if (numRows == 1) {
            return s;
        }

        // 创建一个字符串数组，用于存储每一行的字符
        String[] rows = new String[numRows];
        // 初始化每一行为空字符串
        for (int i = 0; i < numRows; i++) {
            rows[i] = "";
        }

        // 用于控制当前遍历方向的标志位
        boolean down = false;

        // 遍历字符串中的每个字符，并根据Z字形排列规则分配到不同的行中
        for (int i = 0, row = 0; i < s.length(); i++) {
            // 将当前字符添加到对应行的字符串中
            rows[row] += s.charAt(i);

            // 如果当前行是第一行或最后一行，改变遍历方向
            if (row == 0 || row == numRows - 1) {
                down = !down;
            }

            // 根据方向（向下或向上）调整当前行数
            row += down ? 1 : -1;
        }

        // 初始化结果字符串
        String ans = "";
        // 将所有行的字符串依次拼接到结果字符串中
        for (int i = 0; i < numRows; i++) {
            ans += rows[i];
        }

        // 返回最终拼接的字符串，即完成Z字形排列的字符串
        return ans;
    }
}

Python：

class Solution:
    def convert(self, s: str, numRows: int) -> str:
        # 如果只有一行，Z字形排列等于原字符串，直接返回
        if numRows == 1:
            return s

        # 创建一个列表，每个元素初始化为空字符串，用于存储每一行的字符
        rows = [""] * numRows
        row = 0  # 当前行的索引
        down = False  # 控制字符流动的方向（向下或向上）

        # 遍历字符串中的每个字符
        for i in range(len(s)):
            # 将字符添加到当前行
            rows[row] += s[i]

            # 如果当前行是第一行或最后一行，改变方向
            if row == 0 or row == numRows - 1:
                down = not down

            # 根据当前方向，更新行索引
            if down:
                row += 1  # 向下移动
            else:
                row -= 1  # 向上移动

        # 将所有行的字符串连接成最终的结果
        ans = ""
        for i in range(numRows):
            ans += rows[i]

        return ans