编码挑战：化繁为简——平衡字符串的最小交换次数

2023-10-19 11:14:06

在编码的世界里，我们经常会遇到看似复杂但本质简单的挑战。LeetCode 上的这道经典题目就是一个完美的例子，它要求我们找到使一个字符串平衡所需的最小交换次数。不要被题目迷惑，因为它可以通过一种出人意料的简单方法解决，让我们踏上这趟编码之旅，揭开其中的奥秘。

理解问题：括号的平衡之舞

这道题目涉及括号匹配，它给出了一个包含括号的字符串，我们的任务是找到使该字符串平衡所需的最小交换次数。一个字符串被称为平衡的，当它满足以下条件：

对于每个左括号 '('，都存在一个匹配的右括号 ')'。
对于每个右括号 ')’，都存在一个匹配的左括号 '('。

破解难题：左括号计数法

解决这个问题的关键在于认识到：使一个字符串平衡所需的交换次数等于未匹配左括号的数量。当我们从左到右遍历字符串时，我们可以使用一个计数器 num 来跟踪未匹配的左括号。

遇到左括号 '('，num 加 1。
遇到右括号 ')’，num 减 1。

如果在遍历过程中遇到右括号后 num 变为负数，这意味着我们有未匹配的右括号，需要进行交换。在这种情况下，我们将交换次数加 1，并继续遍历。

代码实现：一步步走向平衡

def min_swaps(string):
    # 初始化未匹配左括号计数器
    num = 0
    # 初始化交换次数
    swaps = 0
    
    # 从左到右遍历字符串
    for char in string:
        # 遇到左括号，计数器加 1
        if char == '(':
            num += 1
        # 遇到右括号，计数器减 1
        elif char == ')':
            # 如果计数器为负数，需要交换
            if num < 0:
                swaps += 1
            # 否则，计数器正常减 1
            else:
                num -= 1
    
    # 返回交换次数
    return swaps