1415.长度为n的开心字符串中字典序第k小的字符串

目标

一个 「开心字符串」定义为:

  • 仅包含小写字母 ['a', 'b', 'c'].
  • 对所有在 1 到 s.length - 1 之间的 i ,满足 s[i] != s[i + 1] (字符串的下标从 1 开始)。

比方说,字符串 "abc","ac","b" 和 "abcbabcbcb" 都是开心字符串,但是 "aa","baa" 和 "ababbc" 都不是开心字符串。

给你两个整数 n 和 k ,你需要将长度为 n 的所有开心字符串按字典序排序。

请你返回排序后的第 k 个开心字符串,如果长度为 n 的开心字符串少于 k 个,那么请你返回 空字符串 。

示例 1:

输入:n = 1, k = 3
输出:"c"
解释:列表 ["a", "b", "c"] 包含了所有长度为 1 的开心字符串。按照字典序排序后第三个字符串为 "c" 。

示例 2:

输入:n = 1, k = 4
输出:""
解释:长度为 1 的开心字符串只有 3 个。

示例 3:

输入:n = 3, k = 9
输出:"cab"
解释:长度为 3 的开心字符串总共有 12 个 ["aba", "abc", "aca", "acb", "bab", "bac", "bca", "bcb", "cab", "cac", "cba", "cbc"] 。第 9 个字符串为 "cab"

示例 4:

输入:n = 2, k = 7
输出:""

示例 5:

输入:n = 10, k = 100
输出:"abacbabacb"

说明:

  • 1 <= n <= 10
  • 1 <= k <= 100

思路

使用小写字母 a b c 构造相邻不重复的长度为 n 的字符串,求字典序第 k 小的字符串。

按顺序回溯构造长度为 n 的字符串,直到第 k 个结束返回。

代码


/**
 * @date 2026-03-16 13:55
 */
public class GetHappyString1415 {

    private char[] curChar = new char[]{'a', 'b', 'c'};

    public String getHappyString(int n, int k) {
        List<String> list = new ArrayList<>(k);
        char[] chars = new char[n];
        dfs(n, k, '-', 0, chars, list);
        return list.size() < k ? "" : list.get(k - 1);
    }

    public void dfs(int n, int k, char prev, int l, char[] chars, List<String> list) {
        if (list.size() == k) {
            return;
        }
        if (l == n) {
            list.add(new String(chars));
            return;
        }
        for (char c : curChar) {
            if (c == prev) {
                continue;
            }
            chars[l] = c;
            dfs(n, k, c, l + 1, chars, list);
        }
    }

}

性能

1980.找出不同的二进制字符串

目标

给你一个字符串数组 nums ,该数组由 n 个 互不相同 的二进制字符串组成,且每个字符串长度都是 n 。请你找出并返回一个长度为 n 且 没有出现 在 nums 中的二进制字符串。如果存在多种答案,只需返回 任意一个 即可。

示例 1:

输入:nums = ["01","10"]
输出:"11"
解释:"11" 没有出现在 nums 中。"00" 也是正确答案。

示例 2:

输入:nums = ["00","01"]
输出:"11"
解释:"11" 没有出现在 nums 中。"10" 也是正确答案。

示例 3:

输入:nums = ["111","011","001"]
输出:"101"
解释:"101" 没有出现在 nums 中。"000"、"010"、"100"、"110" 也是正确答案。

说明:

  • n == nums.length
  • 1 <= n <= 16
  • nums[i].length == n
  • nums[i] 为 '0' 或 '1'
  • nums 中的所有字符串 互不相同

思路

n 个长度为 n 的二进制字符串数组,构造一个长度为 n 的字符串,使它与数组中的字符串不同,答案可能有多个返回任一一个即可。

康托对角线,构造字符串的第 i 个位置 与 nums[i] 的第 i 个位置不同,这样可以保证构造出的字符串与数组中的所有字符串都不同。

代码


/**
 * @date 2026-03-09 18:08
 */
public class FindDifferentBinaryString1980 {

    public String findDifferentBinaryString_v1(String[] nums) {
        int n = nums.length;
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            int c = nums[i].charAt(i) - '0';
            sb.append(c ^ 1);
        }
        return sb.toString();
    }

}

性能

1545.找出第N个二进制字符串中的第K位

目标

给你两个正整数 n 和 k,二进制字符串 Sn 的形成规则如下:

  • S1 = "0"
  • 当 i > 1 时,Si = Si-1 + "1" + reverse(invert(Si-1))

其中 + 表示串联操作,reverse(x) 返回反转 x 后得到的字符串,而 invert(x) 则会翻转 x 中的每一位(0 变为 1,而 1 变为 0)。

例如,符合上述描述的序列的前 4 个字符串依次是:

  • S1 = "0"
  • S2 = "011"
  • S3 = "0111001"
  • S4 = "011100110110001"

请你返回 Sn 的 第 k 位字符 ,题目数据保证 k 一定在 Sn 长度范围以内。

示例 1:

输入:n = 3, k = 1
输出:"0"
解释:S3 为 "0111001",其第 1 位为 "0" 。

示例 2:

输入:n = 4, k = 11
输出:"1"
解释:S4 为 "011100110110001",其第 11 位为 "1" 。

示例 3:

输入:n = 1, k = 1
输出:"0"

示例 4:

输入:n = 2, k = 3
输出:"1"

说明:

  • 1 <= n <= 20
  • 1 <= k <= 2^n - 1

思路

长度为 n 的二进制字符串的递推公式为 S_1 = 0, S_i = S_(i-1) + "1" + reverse(invert(S_(i-1))),返回 S_n 的 第 k 位 字符,k1 开始。

简单的做法是根据题意模拟,改写一下递推公式的下标,从 i = 0 开始,已知递推公式 s[0] = '0', s[i] = s[i - 1] + '1' + invertAndReverse(s[i - 1]),求 s[n - 1].charAt(k - 1)

一个更优的做法是递归。s[i] 的长度 len[i] = 2 * len[i - 1] + 1 => len[i] + 1 = 2 (len[i - 1] + 1)len[i] + 1 是一个首项为 2,公比为 2 的等比数列,第 i 项长度为 2^i - 1。可以将它划分成三部分,注意这里下标从 1 开始:

  • 1 ~ 2^(i - 1) - 1s[i - 1],如果 k 在左半边,问题变为 s[i - 1] 的第 k 个字符
  • 2^(i - 1) 值是 1,直接返回
  • 2^(i - 1) + 1 ~ 2^i - 1invertAndReverse(s[i - 1]),如果 k 在右半边,问题变为 invertAndReverse(s[i - 1]) 的第 k - 2^(i - 1) 个字符,也是 invert(s[i - 1]) 的第 2^(i - 1) - k + 2^(i - 1) = 2^i - k 个字符。

代码


/**
 * @date 2026-03-03 14:13
 */
public class FindKthBit1545 {

    public char findKthBit(int n, int k) {
        StringBuilder[] s = new StringBuilder[n];
        Arrays.setAll(s, x -> new StringBuilder());
        s[0].append('0');
        for (int i = 1; i < n; i++) {
            s[i].append(s[i - 1]).append('1').append(invertAndReverse(s[i - 1]));
        }
        return s[n - 1].charAt(k - 1);
    }

    public StringBuilder invertAndReverse(StringBuilder origin) {
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < origin.length(); i++) {
            if (origin.charAt(i) == '0') {
                res.append('1');
            } else {
                res.append('0');
            }
        }
        return res.reverse();
    }

}

性能

1317.将整数转换为两个无零整数的和

目标

「无零整数」是十进制表示中 不含任何 0 的正整数。

给你一个整数 n,请你返回一个 由两个整数组成的列表 [a, b],满足:

  • a 和 b 都是无零整数
  • a + b = n

题目数据保证至少有一个有效的解决方案。

如果存在多个有效解决方案,你可以返回其中任意一个。

示例 1:

输入:n = 2
输出:[1,1]
解释:a = 1, b = 1。a + b = n 并且 a 和 b 的十进制表示形式都不包含任何 0。

示例 2:

输入:n = 11
输出:[2,9]

示例 3:

输入:n = 10000
输出:[1,9999]

示例 4:

输入:n = 69
输出:[1,68]

示例 5:

输入:n = 1010
输出:[11,999]

说明:

2 <= n <= 10^4

思路

有一个大于 1 的整数 n,将其转换成不包含 0 的整数 ab,使得 a + b = n

从低位到高位遍历,如果数字 d 大于 1,拆分为 1d - 1,如果数字 d == 0 或 1 需要借位,拆分为 210 + d - 2。需要特别注意最高位是 1 的情况,直接将其加到其中一个数中即可。

代码


/**
 * @date 2025-09-08 8:50
 */
public class GetNoZeroIntegers1317 {

    public int[] getNoZeroIntegers(int n) {
        int a = 0, b = 0;
        int base = 1;
        while (n > 0) {
            int r = n % 10;
            n /= 10;
            if (r > 1) {
                a += base;
                b += (r - 1) * base;
            } else if (n == 0) {
                a += base;
            } else {
                r += 10;
                a += 2 * base;
                b += (r - 2) * base;
                n--;
            }
            base *= 10;
        }
        return new int[]{a, b};
    }

}

性能