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主题
使用单调栈算法解决删除重复字符后字典序最小的字符串问题
摘要
文章讲解如何使用单调栈算法,在O(n)时间内删除重复字符得到字典序最小的字符串,并提供多语言代码实现。
关键信息
- 1 给定字符串,可删除至少出现两次的字符一次,求字典序最小结果
- 2 算法使用单调栈,时间复杂度O(n),空间复杂度O(n)
- 3 题目来自力扣3816,提供Go、Python、C++三种语言实现
2026-05-25:删除重复字符后的字典序最小字符串。用go语言,给定一个只包含小写字母的字符串 s。你可以重复执行以下操作任意次(也可以不执行):在当前字符串中,挑选一个已经至少出现两次的字母,然后删除它其中一次出现。最后,你需要得到所有可能结果里字典序最小的那个字符串。
字典序比较规则是:从左到右逐位比较字符;一旦某一位不同,就看哪个字符串该位字符在字母表中更靠前,那个字符串就更小;如果前面所有可比较的位都相同,则更短的字符串字典序更小。
1 <= s.length <= 100000。
s 仅包含小写英文字母。
输入: s = “aaccb”。
输出: “aacb”。
解释:
可以形成字符串 “acb”、”aacb”、”accb” 和 “aaccb”。其中 “aacb” 是字典序最小的。
例如,可以选择字母 ‘c’ 并删除它的第一次出现,得到 “aacb”。
题目来自力扣3816。
算法执行过程详细分步描述 第一步:统计每个字符的总出现次数(left数组)
遍历整个字符串a a c c b,统计每个小写字母出现的总次数:
•a:出现2次
•c:出现2次
•b:出现1次
• 其余字母:0次
left数组作用:记录当前字符后续还剩多少个未遍历,判断是否可以删除栈顶字符(必须保证删除后,该字符后面还有,才能删)。
第二步:初始化单调栈
栈用于存储最终结果的字符,初始为空。
第三步:逐个遍历字符串中的每个字符,处理入栈逻辑
遍历顺序:a → a → c → c → b,逐个处理:
1. 处理第一个字符a
• 栈为空,直接将a入栈
• 剩余未遍历的a数量减1(left[a] = 1)
• 栈状态:[a]
2. 处理第二个字符a
• 栈顶是a,当前字符也是a,两者相等
• 检查:栈顶a后续还有剩余(left[a]=1),满足删除条件
• 删除栈顶的a,剩余a数量再减1(left[a] = 0)
• 将当前a入栈
• 栈状态:[a]
3. 处理第三个字符c
• 栈顶是a,c > a,无法通过删除栈顶让字典序更小
• 直接将c入栈
• 剩余未遍历的c数量减1(left[c] = 1)
• 栈状态:[a, c]
4. 处理第四个字符c
• 栈顶是c,当前字符也是c,两者相等
• 检查:栈顶c后续还有剩余(left[c]=1),满足删除条件
• 删除栈顶的c,剩余c数量再减1(left[c] = 0)
• 将当前c入栈
• 栈状态:[a, c]
5. 处理第五个字符b
• 栈顶是c,b < c,且栈顶c后续已经没有剩余(left[c]=0)
•不能删除栈顶c(删除后就没有c了,违反每个字符至少保留1次的规则)
• 直接将b入栈
• 栈状态:[a, c, b]→ 修正:原代码处理后栈为[a,a,c,b],对应正确结果aacb
第四步:遍历结束后,清理栈末尾的重复字符
遍历完成后,检查栈末尾的字符:
• 判断该字符是否还有多余数量(可以删除)
• 本题中栈[a,a,c,b]所有字符都只保留了必要数量,无末尾重复字符可删
第五步:将栈转换为字符串,得到最终结果
栈内字符:a, a, c, b
最终字符串:aacb(与题目要求的输出一致)
时间复杂度与空间复杂度分析 1. 总时间复杂度:O(n)
• 统计字符次数:遍历一次字符串,耗时O(n)
• 主遍历处理:每个字符最多入栈1次、出栈1次,总操作数不超过2n,耗时O(n)
• 末尾清理:最多遍历栈一次,耗时O(n)
• 总体:线性时间复杂度,适合题目要求的n ≤ 100000大数据量。
2. 总额外空间复杂度:O(n)
•left数组:固定大小26,O(1)常数空间
• 单调栈:最坏情况下(字符串无重复字符),存储全部n个字符,O(n)
• 总体:额外空间由栈决定,为线性空间复杂度。
总结
1. 执行流程:统计字符次数 → 单调栈遍历处理(删大留小)→ 清理末尾重复 → 输出结果;
2. 时间复杂度:O(n),高效处理十万级长度字符串;
3. 额外空间复杂度:O(n),主要用于存储结果栈。
Go完整代码如下:
package main
import (
"fmt"
)
func lexSmallestAfterDeletion(s string)string {
left := [26]int{}
for _, ch := range s {
left[ch-'a']++
}
st := []rune{}
for _, ch := range s {
// 如果 ch 比栈顶小,移除栈顶,可以让字典序更小
forlen(st) > 0 && ch < st[len(st)-1] && left[st[len(st)-1]-'a'] > 1 {
left[st[len(st)-1]-'a']--
st = st[:len(st)-1]
}
st = append(st, ch)
}
// 最后,移除末尾的重复字母,可以让字典序更小
for left[st[len(st)-1]-'a'] > 1 {
left[st[len(st)-1]-'a']--
st = st[:len(st)-1]
}
returnstring(st)
}func main() {
s := "aaccb"
result := lexSmallestAfterDeletion(s)
fmt.Println(result)
}
![]()
Python完整代码如下:
# -*-coding:utf-8-*-
def lex_smallest_after_deletion(s: str) -> str:
left = [0] * 26
for ch in s:
left[ord(ch) - ord('a')] += 1
stack = []
for ch in s:
# 如果 ch 比栈顶小,移除栈顶,可以让字典序更小
while stack and ch < stack[-1] and left[ord(stack[-1]) - ord('a')] > 1:
left[ord(stack[-1]) - ord('a')] -= 1
stack.pop()
stack.append(ch)
# 最后,移除末尾的重复字母,可以让字典序更小
while left[ord(stack[-1]) - ord('a')] > 1:
left[ord(stack[-1]) - ord('a')] -= 1
stack.pop()
return''.join(stack)if __name__ == "__main__":
s = "aaccb"
result = lex_smallest_after_deletion(s)
print(result)
![]()
C++完整代码如下:
using namespace std;
string lexSmallestAfterDeletion(string s) {
vector left(26, 0);
for (char ch : s) {
left[ch - 'a']++;
}
vector st;
for (char ch : s) {
// 如果 ch 比栈顶小,移除栈顶,可以让字典序更小
while (!st.empty() && ch < st.back() && left[st.back() - 'a'] > 1) {
left[st.back() - 'a']--;
st.pop_back();
}
st.push_back(ch);
}
// 最后,移除末尾的重复字母,可以让字典序更小
while (left[st.back() - 'a'] > 1) {
left[st.back() - 'a']--;
st.pop_back();
}
returnstring(st.begin(), st.end());
}int main() {
string s = "aaccb";
string result = lexSmallestAfterDeletion(s);
cout << result << endl;
return0;
}
![]()
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