【题目来源】
学而思编程:单词解密
【题目描述】
小猴发明了一套对字母的加密系统,其本质就是用字母在字典序中的编号来代替该字母,即用 \(1∼26\) 代替 \(a∼z\)。
例如,单词 code,c 是第 \(3\) 个字母,o 是第 \(15\) 个字母,d 是第 \(4\) 个字母,e 是第 \(5\) 个字母,因此 code 经过加密后,得到的密文为 \(31545\)。
但是小猴发现,这样加密后的信息,可能会有多种解读,密文为 \(31545\) 除了 code 还可以是 caede,因此在解密时,有两种可能性。
现在,小猴给你一串密文,请你帮助小猴计算出所有可能的明文的种数对 \(10^9+7\) 取模。
【输入】
输入共一行,一串数字表示密文,保证一定有解。
【输出】
输出共一行,一个正整数表示答案。
【输入样例】
31545
【输出样例】
2
【核心思想】
-
问题分析:给定一个数字密文串 \(s\),每个数字可以单独翻译为对应字母(\(1 \to a, 2 \to b, \ldots, 9 \to i\)),或者与前一个数字组合成两位数翻译(\(10 \to j, 11 \to k, \ldots, 26 \to z\))。求所有可能的解密方式数,结果对 \(10^9+7\) 取模。这是一个线性动态规划问题,类似于经典的解码方法问题。
-
算法选择:
- 动态规划(DP):\(dp[i]\) 表示前 \(i\) 个字符的解密方式数
- 状态转移:根据当前字符是否为 \(0\) 以及能否与前一个字符组合,分情况讨论
-
关键步骤:
- 将输入数字转为字符串 \(s\),下标从 \(1\) 开始
- 初始化:\(dp[0] = 1\)(空字符串有 \(1\) 种解密方式),\(dp[1] = 1\)(第一个字符单独解密)
- 状态转移(从 \(i = 2\) 到 \(n\)):
- 若 \(s[i] = '0'\):当前字符必须与前一个组合,且前一个必须是 \('1'\) 或 \('2'\)(组成 \(10\) 或 \(20\))
- \(dp[i] = dp[i-2]\)(只能组合解密)
- 若能组合成 \(10\)-\(26\)(\(s[i-1] = '1'\),或 \(s[i-1] = '2'\) 且 \(s[i] \leq '6'\)):
- \(dp[i] = (dp[i-1] + dp[i-2]) \mod MOD\)
- \(dp[i-1]\):\(s[i]\) 单独解密的方式数
- \(dp[i-2]\):\(s[i-1]\) 和 \(s[i]\) 组合解密的方式数
- 若不能组合:\(dp[i] = dp[i-1]\)(只能单独解密)
- 若 \(s[i] = '0'\):当前字符必须与前一个组合,且前一个必须是 \('1'\) 或 \('2'\)(组成 \(10\) 或 \(20\))
- 输出 \(dp[n]\) 作为答案
-
时间/空间复杂度:
- 时间复杂度:\(O(n)\),只需遍历字符串一次
- 空间复杂度:\(O(n)\),使用 \(dp\) 数组(可优化至 \(O(1)\),只保留 \(dp[i-1]\) 和 \(dp[i-2]\))
-
线性DP与含约束递推的核心思想:
- 最优子结构:前 \(i\) 个字符的解密数只与前 \(i-1\) 和 \(i-2\) 个字符有关
- 特殊约束处理:字符 \('0'\) 不能单独解密,必须与前一个组合成 \(10\) 或 \(20\)
- 状态转移分情况:根据当前字符的值和能否组合,决定转移方式
- 取模运算:结果可能很大,每一步都要对 \(10^9+7\) 取模防止溢出
- 适用于字符串解码、密码破解、组合计数等场景
【算法标签】
线性DP-一维
【代码详解】
#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;const int MOD = 1e9 + 7; // 模数
string s; // 输入的数字字符串
int n, dp[100005]; // n: 字符串长度,dp: 动态规划数组int main()
{cin >> s; // 读入数字字符串n = s.size(); // 获取字符串长度s = ' ' + s; // 在字符串前加一个空格,使下标从1开始dp[0] = dp[1] = 1; // 初始化动态规划数组// dp[0] = 1: 空字符串有1种解码方式// dp[1] = 1: 第一个字符单独解码有1种方式(假设不是'0')for (int i = 2; i <= n; i++){if (s[i] == '0') // 如果当前字符是'0'{// 如果当前字符是'0',它必须和前一个字符组合// 且前一个字符只能是'1'或'2',否则无法解码// 解码方式数等于dp[i-2]dp[i] = dp[i - 2];}else if (s[i - 1] == '1' || s[i - 1] == '2' && s[i] <= '6'){// 如果前两个字符能组成10-26(除了20),则有两种解码方式:// 1. 当前字符单独解码:dp[i-1]种方式// 2. 前两个字符一起解码:dp[i-2]种方式dp[i] = (dp[i - 1] + dp[i - 2]) % MOD;}else{// 如果前两个字符不能组成有效数字,则当前字符必须单独解码dp[i] = dp[i - 1];}// cout<<dp[i]<<' '; // 调试输出}cout << dp[n]; // 输出整个字符串的解码方式总数return 0;
}
【运行结果】
31545
2
