Question

2981. 找出出现至少三次的最长特殊子字符串 I

English Version

题目描述

给你一个仅由小写英文字母组成的字符串 s 。

如果一个字符串仅由单一字符组成，那么它被称为 特殊 字符串。例如，字符串 "abc" 不是特殊字符串，而字符串 "ddd"、"zz" 和 "f" 是特殊字符串。

返回在 s 中出现 至少三次 的 最长特殊子字符串 的长度，如果不存在出现至少三次的特殊子字符串，则返回 -1 。

子字符串 是字符串中的一个连续 非空 字符序列。

 

示例 1：

输入：s = "aaaa"
输出：2
解释：出现三次的最长特殊子字符串是 "aa" ：子字符串 "_aa_aa"、"a_aa_a" 和 "aa_aa_"。
可以证明最大长度是 2 。

示例 2：

输入：s = "abcdef"
输出：-1
解释：不存在出现至少三次的特殊子字符串。因此返回 -1 。

示例 3：

输入：s = "abcaba"
输出：1
解释：出现三次的最长特殊子字符串是 "a" ：子字符串 "_a_bcaba"、"abc_a_ba" 和 "abcab_a_"。
可以证明最大长度是 1 。

 

提示：

• 3 <= s.length <= 50
• s 仅由小写英文字母组成。

解法

方法一：二分查找 + 滑动窗口计数

我们注意到，如果一个长度为 $x$ 且出现至少三次的特殊子字符串存在，那么长度为 $x-1$ 的特殊子字符串也一定存在，这存在着单调性，因此我们可以使用二分查找的方法来找到最长的特殊子字符串。

我们定义二分查找的左边界 $l = 0$，右边界 $r = n$，其中 $n$ 是字符串的长度。每次二分查找的过程中，我们取 $mid = \lfloor \frac{l + r + 1}{2} \rfloor$，如果长度为 $mid$ 的特殊子字符串存在，那么我们就将左边界更新为 $mid$，否则我们就将右边界更新为 $mid - 1$。在二分查找的过程中，我们使用滑动窗口来计算特殊子字符串的个数。

具体地，我们设计一个函数 $check(x)$，表示长度为 $x$ 且出现至少三次的特殊子字符串是否存在。

在函数 $check(x)$ 中，我们定义一个哈希表或长度为 $26$ 的数组 $cnt$，其中 $cnt[i]$ 表示长度为 $x$，且由第 $i$ 个小写字母组成的特殊子字符串的个数。我们遍历字符串 $s$，如果当前遍历到的字符为 $s[i]$，那么我们将指针 $j$ 向右移动，直到 $s[j] \neq s[i]$，此时 $s[i \cdots j-1]$ 就是一个长度为 $x$ 的特殊子字符串，我们将 $cnt[s[i]]$ 增加 $\max(0, j - i - x + 1)$，然后将指针 $i$ 更新为 $j$。

在遍历结束之后，我们遍历数组 $cnt$，如果存在 $cnt[i] \geq 3$，那么就说明长度为 $x$ 且出现至少三次的特殊子字符串存在，我们返回 $true$，否则返回 $false$。

时间复杂度 $O((n + |\Sigma|) \times \log n)$，空间复杂度 $O(|\Sigma|)$，其中 $n$ 是字符串 $s$ 的长度，而 $|\Sigma|$ 表示字符集的大小，本题中字符集为小写英文字母，因此 $|\Sigma| = 26$。

class Solution:
  def maximumLength(self, s: str) -> int:
    def check(x: int) -> bool:
      cnt = defaultdict(int)
      i = 0
      while i < n:
        j = i + 1
        while j < n and s[j] == s[i]:
          j += 1
        cnt[s[i]] += max(0, j - i - x + 1)
        i = j
      return max(cnt.values()) >= 3

    n = len(s)
    l, r = 0, n
    while l < r:
      mid = (l + r + 1) >> 1
      if check(mid):
        l = mid
      else:
        r = mid - 1
    return -1 if l == 0 else l

class Solution {
  private String s;
  private int n;

  public int maximumLength(String s) {
    this.s = s;
    n = s.length();
    int l = 0, r = n;
    while (l < r) {
      int mid = (l + r + 1) >> 1;
      if (check(mid)) {
        l = mid;
      } else {
        r = mid - 1;
      }
    }
    return l == 0 ? -1 : l;
  }

  private boolean check(int x) {
    int[] cnt = new int[26];
    for (int i = 0; i < n;) {
      int j = i + 1;
      while (j < n && s.charAt(j) == s.charAt(i)) {
        j++;
      }
      int k = s.charAt(i) - 'a';
      cnt[k] += Math.max(0, j - i - x + 1);
      if (cnt[k] >= 3) {
        return true;
      }
      i = j;
    }
    return false;
  }
}

class Solution {
public:
  int maximumLength(string s) {
    int n = s.size();
    int l = 0, r = n;
    auto check = [&](int x) {
      int cnt[26]{};
      for (int i = 0; i < n;) {
        int j = i + 1;
        while (j < n && s[j] == s[i]) {
          ++j;
        }
        int k = s[i] - 'a';
        cnt[k] += max(0, j - i - x + 1);
        if (cnt[k] >= 3) {
          return true;
        }
        i = j;
      }
      return false;
    };
    while (l < r) {
      int mid = (l + r + 1) >> 1;
      if (check(mid)) {
        l = mid;
      } else {
        r = mid - 1;
      }
    }
    return l == 0 ? -1 : l;
  }
};

func maximumLength(s string) int {
  n := len(s)
  l, r := 0, n
  check := func(x int) bool {
    cnt := [26]int{}
    for i := 0; i < n; {
      j := i + 1
      for j < n && s[j] == s[i] {
        j++
      }
      k := s[i] - 'a'
      cnt[k] += max(0, j-i-x+1)
      if cnt[k] >= 3 {
        return true
      }
      i = j
    }
    return false
  }
  for l < r {
    mid := (l + r + 1) >> 1
    if check(mid) {
      l = mid
    } else {
      r = mid - 1
    }
  }
  if l == 0 {
    return -1
  }
  return l
}

function maximumLength(s: string): number {
  const n = s.length;
  let [l, r] = [0, n];
  const check = (x: number): boolean => {
    const cnt: number[] = Array(26).fill(0);
    for (let i = 0; i < n; ) {
      let j = i + 1;
      while (j < n && s[j] === s[i]) {
        j++;
      }
      const k = s[i].charCodeAt(0) - 'a'.charCodeAt(0);
      cnt[k] += Math.max(0, j - i - x + 1);
      if (cnt[k] >= 3) {
        return true;
      }
      i = j;
    }
    return false;
  };
  while (l < r) {
    const mid = (l + r + 1) >> 1;
    if (check(mid)) {
      l = mid;
    } else {
      r = mid - 1;
    }
  }
  return l === 0 ? -1 : l;
}