這是悅樂書的第330次更新，第354篇原創
01 看題和準備
今天介紹的是LeetCode算法題中Easy級別的第200題（順位題號是859）。給定兩個字母A和B的小寫字母，當且僅當我們可以在A中交換兩個字母以使結果等於B時返回true。例如：
輸入：A =“ab”，B =“ba”
輸出：true
輸入：A =“ab”，B =“ab”
輸出：false
輸入：A =“aa”，B =“aa”
輸出：true
輸入：A =“aaaaaaabc”，B =“aaaaaaacb”
輸出：true
輸入：A =“”，B =“aa”
輸出：false
注意：
0 <= A.length <= 20000
0 <= B.length <= 20000
A和B僅由小寫字母組成。
本次解題使用的開發工具是eclipse，jdk使用的版本是1.8，環境是win7 64位系統，使用Java語言編寫和測試。
02 錯誤的嘗試
一次錯誤的提交，原因是理解題目出現偏差，我以爲是相鄰的兩個字符進行替換，但是不然，是任意兩個字符進行替換能夠和B相等，就可以返回true。例如：A="abab"，B="abab"，下面的方法計算的結果是false，但其實應該是true，因爲只要將A中的第一個a換到第三個位置，將第三個位置的a換到第一個位置，就能保證A和B相等，交換b也是一樣的。再例如A="aaabac"，B="aaacab"，也是一樣的情況。
public boolean buddyStrings(String A, String B) {
if (A.length() != B.length()) {
return false;
}
boolean result = false;
char[] arr = A.toCharArray();
int n = arr.length;
for (int i=0; i<n-1; i++) {
char temp = arr[i];
arr[i] = arr[i+1];
arr[i+1] = temp;
if (B.equals(String.valueOf(arr))) {
return true;
} else {
char temp2 = arr[i];
arr[i] = arr[i+1];
arr[i+1] = temp2;
}
}
return result;
}
03 第一種解法
我們再來好好分析下題目，既然不是交換相鄰的兩個字母，那麼就需要分三種情況來具體分析：
A和B的長度不相等。兩者的長度不相等，無論A怎麼換字母，都不可能變成B，直接返回false。
A和B的長度相等，並且A和B相等。要想滿足A換兩字母后能夠等於B，A就必須至少要有一個字母出現兩次以上，因爲只有交換重複出現的字母，A纔不會變，也就可以和B相等了。例如，A="aa"，B="aa"，或者A="afag"，B="afag"，這兩組都是滿足條件。再例如，A="abc"，B="abc"，雖然A等於B，但是A無論交換哪兩個字母，交換後的新A都不會等於B。
A和B的長度相等，但是A和B不相等。同樣，要想A交換兩個字母后等於B，前提條件就是在對應索引位置上A不等於B的字母的個數，只能是2個，多於2個或少於2個都不行。同時還要滿足：A中第一個不等於B的字母要等於B中不等於A的第二個字母，A中第二個不等於B的字母要等於B中不等於A的第一個字母。換成僞代碼就是A[i] == B[j] and A[j] == B[i]，i和j是A和B兩個不同字母的索引。
在處理第二種情況時，使用了HashSet，將A變成字符數組存入其中，只要HashSet的size小於A的長度，就說明A中包含重複出現的字母，符合條件。
在處理第三種情況時，使用了兩個List，分別存儲了A中、B中對應索引位置不相等的字母，最後判斷存儲A中字母List的長度、兩個List中的元素是否交叉相等這兩個條件。
此解法的時間複雜度是O(N)，空間複雜度是O(N)。
public boolean buddyStrings2(String A, String B) {
if (A.length() != B.length()) {
return false;
}
if (A.equals(B)) {
Set<Character> set = new HashSet<Character>();
for (char ch : A.toCharArray()) {
set.add(ch);
}
return set.size() < A.length();
} else {
List<Character> list = new ArrayList<Character>();
List<Character> list2 = new ArrayList<Character>();
int n = A.length();
for (int i=0; i<n; i++) {
char c = A.charAt(i);
char c2 = B.charAt(i);
if (c != c2) {
list.add(c);
list2.add(c2);
}
}
return list.size() == 2 &&
list.get(0) == list2.get(1) &&
list.get(1) == list2.get(0);
}
}
04 第二種解法
對於上面的解法，還可以再優化下，在處理第三種情況的時候，只是用一個List，改爲存儲A和B對應位置不相等字母的索引，最後判斷List的長度是否等於2，以及A和B在List中的索引位置上對應的字母是否交叉相等。
此解法的時間複雜度是O(N)，空間複雜度是O(N)。
public boolean buddyStrings3(String A, String B) {
if (A.length() != B.length()) {
return false;
}
if (A.equals(B)) {
Set<Character> set = new HashSet<Character>();
for (char ch : A.toCharArray()) {
set.add(ch);
}
return set.size() < A.length();
} else {
List<Integer> diffIndex = new ArrayList<Integer>();
int n = A.length();
for (int i=0; i<n; i++) {
if (A.charAt(i) != B.charAt(i)) {
diffIndex.add(i);
}
}
return diffIndex.size() == 2 &&
A.charAt(diffIndex.get(0)) == B.charAt(diffIndex.get(1)) &&
A.charAt(diffIndex.get(1)) == B.charAt(diffIndex.get(0));
}
}
05 第三種解法
對於前一種解法，我們還可以再優化下。
在第二種情況中，使用一個長度爲26的整數數組，來判斷A中是否有重複出現的字母。
在第三種情況中，使用兩個臨時變量存儲A和B中對應位置字母不相等的索引值，如果字母不相等的個數多於2個就直接返回false，最後判斷兩個索引位置上對應的字母是否交叉相等。
此解法的時間複雜度是O(N)，空間複雜度是O(1)。
public boolean buddyStrings4(String A, String B) {
if (A.length() != B.length()) {
return false;
}
if (A.equals(B)) {
int[] arr = new int[26];
for (char ch : A.toCharArray()) {
if (++arr[ch-'a'] >= 2) {
return true;
}
}
return false;
} else {
int index = -1;
int index2 = -1;
int n = A.length();
for (int i=0; i<n; i++) {
if (A.charAt(i) != B.charAt(i)) {
if (index == -1) {
index = i;
} else if (index2 == -1) {
index2 = i;
} else {
return false;
}
}
}
return A.charAt(index) == B.charAt(index2) &&
A.charAt(index2) == B.charAt(index);
}
}
06 小結
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