[LeetCode] 890. Find and Replace Pattern

[grandyang]

You have a list of words and a pattern, and you want to know which words in words matches the pattern.

A word matches the pattern if there exists a permutation of letters p so that after replacing every letter x in the pattern with p(x), we get the desired word.

( Recall that a permutation of letters is a bijection from letters to letters: every letter maps to another letter, and no two letters map to the same letter. )

Return a list of the words in words that match the given pattern.

You may return the answer in any order.

Example 1:

Input: words = ["abc","deq","mee","aqq","dkd","ccc"], pattern = "abb"
Output: ["mee","aqq"]
Explanation: "mee" matches the pattern because there is a permutation {a -> m, b -> e, ...}.
"ccc" does not match the pattern because {a -> c, b -> c, ...} is not a permutation,
since a and b map to the same letter.

Note:

• 1 <= words.length <= 50
• 1 <= pattern.length = words[i].length <= 20

这道题给了我们一个字符串数组 words，还有一个 pattern 单词，问 words 数组中的单词是否满足 pattern 的模式，并给了一个例子。比如 pattern 是 abb 的话，表示后两个字母是相同的，比如 mee 和 aqq，那么一个很直接的想法就是建立每个单词 word 和 pattern 中每个字符之间的映射，比如 mee->abb 的话，就是 m->a, e->b，在建立映射之前要判断，若已经存在了该映射，且映射值不是当前 pattern 中的对应字符时，就是无法匹配的，比如 mm 和 ab，在第一次建立了 m->a 的映射，当遍历到第二个m的时候，发现m的映射已经存在，但不是b，就不能再建立 m->b 的映射，则表示无法匹配。分析到这里，你可能感觉没啥问题，但其实我们忽略一种情况，word 和 pattern 中的每个字符必须是一一对应的，任何一个方向的多对一都是不行了，比如 mn 和 aa，刚开始建立了 m->a 的映射，遍历到n的时候，发现没有n的映射，此时也不能建立 n->a 的映射，因为 pattern 中的a已经被占用了，所以还需要一个 HashMap 来建立反方向的映射，只有两个 HashMap 中都不存在的，才能建立映射，只要有一个已经存在了，直接 break 掉。在 for 循环结束后，看是否已经到达了 word 的末尾，没有提前 break 掉的话，就将 word 加入结果 res 中即可，参见代码如下：
解法一：

class Solution {
public:
    vector<string> findAndReplacePattern(vector<string>& words, string pattern) {
        vector<string> res;
        for (string word : words) {
            unordered_map<char, char> w2p, p2w;
            int i = 0, n = word.size();
            for (; i < n; ++i) {
            	if (w2p.count(word[i]) && w2p[word[i]] != pattern[i]) break;
            	w2p[word[i]] = pattern[i];
            	if (p2w.count(pattern[i]) && p2w[pattern[i]] != word[i]) break;
            	p2w[pattern[i]] = word[i];
            }
            if (i == n) res.push_back(word);
        }
        return res;
    }
};

我们也可以不用 HashMap，改用两个长度为 26 的数组，因为这道题貌似默认都是小写字母，唯一麻烦一点的就是要把字母减去 'a' 来转为对应的坐标，还有一点跟上面解法不同的地方就是，字母是跟起坐标位置加1来建立映射（加1的原因是默认值是0，而当 i=0 时为了区分默认值，就要加1），因为两个字母都跟一个特定的值相等，其实也等价于这两个字母之间建立的映射（a->c, b->c => a->b）。整体思路还是没啥不同的，参见代码如下：
解法二：

class Solution {
public:
    vector<string> findAndReplacePattern(vector<string>& words, string pattern) {
        vector<string> res;
        for (string word : words) {
            vector<int> w(26), p(26);
            int i = 0, n = word.size();
            for (; i < n; ++i) {
                if (w[word[i] - 'a'] != p[pattern[i] - 'a']) break;
            	w[word[i] - 'a'] = p[pattern[i] - 'a'] = i + 1;
            }
            if (i == n) res.push_back(word);
        }
        return res;
    }
};

在论坛上又看到了一种解法，这种解法相当于把所有的单词都转为了一种特定的模式，具体来说，就是用一个 HashMap，建立每个字母跟其之前出现过的字母种类个数之前的映射，比如 mee->011，aqq->011，这样相同的模式映射的值是一样的，具体的做法是若当前字母没有出现过，则建立和当前 HashMap 中的映射个数之间的映射，是一种很巧妙的设计思路，只不过最后又给每个数字加上了 'a'，转为了字母的 pattern，即 mee->abb，aqq->abb，参见代码如下：
解法三：

class Solution {
public:
    vector<string> findAndReplacePattern(vector<string>& words, string pattern) {
        vector<string> res;
        for (string word : words) {
            if (helper(word) == helper(pattern)) res.push_back(word);
        }
        return res;
    }
    string helper(string word) {
        unordered_map<char, int> m;
        for (char c : word) {
            if (!m.count(c)) m[c] = m.size();
        }
        for (int i = 0; i < word.size(); ++i) word[i] = 'a' + m[word[i]];
        return word;
    }
};

Github 同步地址:

#890

类似题目：

Repeated Substring Pattern

132 Pattern

Word Pattern II

Word Pattern

参考资料：

https://leetcode.com/problems/find-and-replace-pattern/

https://leetcode.com/problems/find-and-replace-pattern/discuss/161266/JAVA-3ms-Clear-Code

https://leetcode.com/problems/find-and-replace-pattern/discuss/161288/C%2B%2BJavaPython-Normalise-Word

LeetCode All in One 题目讲解汇总(持续更新中...)