字符串压缩：重复字符计数替换

本文详细讲解了如何通过Java代码实现字符串压缩，将连续重复出现的字符替换为字符本身加上重复次数的组合。针对常见边界情况和潜在问题，提供了完整的代码示例、详细的解释以及优化建议，帮助读者理解压缩算法的原理并掌握其实现方法。

字符串压缩是一种常见的数据处理技术，旨在通过减少数据冗余来节省存储空间。其中一种压缩方式是将连续重复出现的字符替换为字符本身加上重复次数的组合。例如，字符串 "abbbccccc" 经过压缩后变为 "ab3c4"。下面我们将通过Java代码实现这个压缩算法。

public class StringCompressor {

    public static String compressString(String str) {
        if (str == null || str.isEmpty()) {
            return str; // 空字符串或null直接返回
        }

        StringBuilder compressedString = new StringBuilder();
        int count = 1;

        for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
            if (i + 1 < str.length() && str.charAt(i) == str.charAt(i + 1)) {
                count++;
            } else {
                compressedString.append(str.charAt(i));
                if (count > 1) {
                    compressedString.append(count);
                }
                count = 1; // 重置计数器
            }
        }

        return compressedString.toString();
    }

    public static void main(String[] args) {
        String str = "abbbccccc";
        String compressed = compressString(str);
        System.out.println("Original String: " + str);
        System.out.println("Compressed String: " + compressed); // Output: ab3c4

        String str2 = "aabbccddeeff";
        String compressed2 = compressString(str2);
        System.out.println("Original String: " + str2);
        System.out.println("Compressed String: " + compressed2); // Output: a2b2c2d2e2f2

        String str3 = "abcde";
        String compressed3 = compressString(str3);
        System.out.println("Original String: " + str3);
        System.out.println("Compressed String: " + compressed3); // Output: abcde
    }
}

代码解释:

1. compressString(String str) 方法:

   • 首先，进行判空处理，如果输入字符串为 null 或者空字符串，直接返回原字符串。
   • 使用 StringBuilder 来构建压缩后的字符串，相比于直接使用 String 进行字符串拼接，StringBuilder 效率更高。
   • 使用 count 变量记录连续重复字符的个数，初始化为1。
   • 循环遍历字符串中的每个字符。
   • 判断是否是连续重复字符: 如果当前字符和下一个字符相同（并且 i + 1 没有超出字符串的边界），则 count 加 1。
   • 处理非连续重复字符: 如果当前字符和下一个字符不同，或者当前字符是字符串的最后一个字符，则将当前字符添加到 compressedString 中。如果 count 大于 1，则将 count 也添加到 compressedString 中。然后将 count 重置为 1，开始统计下一个字符的重复次数。
   • 最后，将 compressedString 转换为字符串并返回。

2. main(String[] args) 方法:

   

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   • 在 main 方法中，我们使用了多个测试用例，包括 "abbbccccc", "aabbccddeeff" 和 "abcde"，演示了该算法的压缩效果。

注意事项:

• 边界条件处理: 务必处理好字符串为空或者为null的情况。
• StringBuilder的使用: 在进行字符串拼接时，推荐使用 StringBuilder，尤其是在循环中，可以避免创建大量的临时字符串对象，提高性能。
• 最后一个字符的处理: 需要特别注意字符串的最后一个字符，确保它以及它的重复次数被正确添加到压缩后的字符串中。

总结:

通过以上代码示例和解释，我们了解了如何使用Java实现一个简单的字符串压缩算法。该算法通过统计连续重复字符的个数，并将重复字符替换为字符本身加上重复次数的组合，从而达到压缩字符串的目的。在实际应用中，可以根据具体需求对该算法进行优化和扩展。例如，可以考虑对压缩后的字符串进行进一步编码，以获得更高的压缩率。

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