Java 程序最大化包含至少一个元音和一个辅音的子字符串的数量

许多与字符串相关的难题中，一个引人入胜的挑战是查找和计算满足特定要求的子字符串。查找和计算所有至少包含一个元音和一个辅音的子字符串就是这样一个任务。这个问题展示了多种算法技术，从暴力破解方法到更有效的策略，并且对于理解字符串操作也至关重要。

在本节中，我们将讨论使用 Java 解决此问题的一些方法。我们将从一个主要的暴力破解方法开始，该方法检查每个子字符串，然后再继续讨论更有效的方法，例如计数方法和滑动窗口技术。

每种方法都将提供详细的解释和代码实现，以便您可以看到性能和简单性之间的权衡。

示例

输入： S = "sunnyday"

输出 2

解释： 字符串可以分割为“su”、“nnyday”。

输入： S = "programming"

输出 4

解释： 字符串可以分割为“pro”、“gr”、“amm”、“ing”。

方法 1：蛮力法

步骤：

1. 生成所有可能的子字符串。
2. 检查生成的子字符串是否包含至少一个元音和一个辅音。
3. 如果包含，则增加计数。

文件名：VowelConsonantSubstrings.java

输出

 
Total substrings: 7   

方法 2：优化滑动窗口法

该方法通过使用滑动窗口技术来优化暴力破解方法。其思想是维护一个在遍历字符串时动态调整的窗口。

步骤：

1. 使用两个指针定义滑动窗口。
2. 扩展窗口，直到它同时包含元音和辅音。
3. 计算此窗口内所有可能的有效子字符串。
4. 调整窗口以查找下一个有效子字符串。

文件名：VowelConsonantSubstrings.java

输出

 
Total substrings: 7   

解释

滑动窗口方法使用一个窗口来动态地改变和评估子字符串，因为我们遍历文本，从而优化了暴力破解方法。为了定义窗口，我们维护两个指针，并将其扩展，直到我们在其中找到元音和辅音。

在识别出有效窗口后，我们向前移动窗口以继续搜索，方法是计算可以从当前窗口创建的所有子字符串。尽管此方法消除了冗余并将时间复杂度降低到 O(n 2)，但由于仍然需要嵌套循环，因此其效率仍不如计数方法。

方法 3：元音和辅音对

通过遍历字符串并计算元音和辅音，可以应用此方法。我们计算对于检测到的每个元音，可以有多少个有效子字符串是用迄今为止看到的辅音构建的。

步骤：

1. 遍历字符串。
2. 计算迄今为止遇到的每个元音的辅音数量。
3. 计算迄今为止遇到的每个辅音的元音数量。

文件名：VowelConsonantSubstrings.java

输出

 
Total valid substrings: 2   

解释

通过在遍历字符串时直接计算有效子字符串的数量，此方法进一步优化了过程。对于每个识别出的元音，我们加上可以使用所有先前辅音创建的子字符串的数量，反之亦然。由于我们只遍历字符串一次，因此时间复杂度降低到 O(n)，并且可以有效地计算所有潜在的有效子字符串。

结论

可以使用不同的策略来最大化包含至少一个元音和一个辅音的子字符串的数量，每种策略的效率程度不同。对于大字符串，暴力破解方法虽然简单，但效率低下。

尽管它优化了搜索，但滑动窗口方法仍然具有二次时间复杂度。最有效的方法通过简单地计算对来将时间复杂度降低到线性时间。