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[单调栈] 0316. 去除重复字母

1. 题目链接

316. 去除重复字母 - 力扣(LeetCode)


2. 题目大意

描述:给定一个字符串 s

要求:去除字符串中重复的字母,使得每个字母只出现一次。需要保证 「返回结果的字典序最小(要求不能打乱其他字符的相对位置)」。

说明

  • 1≤s.length≤104。
  • s 由小写英文字母组成。

3. 示例

输入:s = "bcabc"
输出:"abc"

输入:s = "cbacdcbc"
输出:"acdb"


4. 解题思路

思路 1:哈希表 + 单调栈

针对题目的三个要求:去重、不能打乱其他字符顺序、字典序最小。我们来一一分析。

  1. 去重:可以通过 「使用哈希表存储字母出现次数」 的方式,将每个字母出现的次数统计起来,再遍历一遍,去除重复的字母。
  2. 不能打乱其他字符顺序:按顺序遍历,将非重复的字母存储到答案数组或者栈中,最后再拼接起来,就能保证不打乱其他字符顺序。
  3. 字典序最小:意味着字典序小的字母应该尽可能放在前面。
    1. 对于第 i 个字符 s[i] 而言,如果第 0 ~ i - 1 之间的某个字符 s[j]s[i] 之后不再出现了,那么 s[j] 必须放到 s[i] 之前。
    2. 而如果 s[j] 在之后还会出现,并且 s[j] 的字典序大于 s[i],我们则可以先舍弃 s[j],把 s[i] 尽可能的放到前面。后边再考虑使用 s[j] 所对应的字符。

要满足第 3 条需求,我们可以使用 「单调栈」 来解决。我们使用单调栈存储 s[i] 之前出现的非重复、并且字典序最小的字符序列。整个算法步骤如下:

  1. 先遍历一遍字符串,用哈希表 letter_counts 统计出每个字母出现的次数。
  2. 然后使用单调递减栈保存当前字符之前出现的非重复、并且字典序最小的字符序列。
  3. 当遍历到 s[i] 时,如果 s[i] 没有在栈中出现过:
    1. 比较 s[i] 和栈顶元素 stack[-1] 的字典序。如果 s[i] 的字典序小于栈顶元素 stack[-1],并且栈顶元素之后的出现次数大于 0,则将栈顶元素弹出。
    2. 然后继续判断 s[i] 和栈顶元素 stack[-1],并且知道栈顶元素出现次数为 0 时停止弹出。此时将 s[i] 添加到单调栈中。
  4. 从哈希表 letter_counts 中减去 s[i] 出现的次数,继续遍历。
  5. 最后将单调栈中的字符依次拼接为答案字符串,并返回。


5. 参考代码

class Solution {
    public String removeDuplicateLetters(String S) {
        char[] s = S.toCharArray();
        int[] left = new int[26];
        for (char c : s) {
            left[c - 'a']++; // 统计每个字母的出现次数
        }
        
        StringBuilder ans = new StringBuilder(26);
        boolean[] inAns = new boolean[26];
        for (char c : s) {
            left[c - 'a']--;
            if (inAns[c - 'a']) { // ans 中不能有重复字母
                continue;
            }
            
            // 设 x = ans.charAt(ans.length() - 1),
            // 如果 c < x,且右边还有 x,那么可以把 x 去掉,因为后面可以重新把 x 加到 ans 中
            while (!ans.isEmpty() && c < ans.charAt(ans.length() - 1) && left[ans.charAt(ans.length() - 1) - 'a'] > 0) {
                inAns[ans.charAt(ans.length() - 1) - 'a'] = false; // 标记 x 不在 ans 中
                ans.deleteCharAt(ans.length() - 1);
            }
            
            ans.append(c); // 把 c 加到 ans 的末尾
            inAns[c - 'a'] = true; // 标记 c 在 ans 中
        }
        
        return ans.toString();
    }
}
;