68. 文本左右对齐

【题目】

给定一个单词数组 words 和一个长度 maxWidth ，重新排版单词，使其成为每行恰好有 maxWidth 个字符，且左右两端对齐的文本。

你应该使用 “贪心算法” 来放置给定的单词；也就是说，尽可能多地往每行中放置单词。必要时可用空格 ' ' 填充，使得每行恰好有 maxWidth 个字符。

要求尽可能均匀分配单词间的空格数量。如果某一行单词间的空格不能均匀分配，则左侧放置的空格数要多于右侧的空格数。

文本的最后一行应为左对齐，且单词之间不插入额外的空格。

注意:

单词是指由非空格字符组成的字符序列。
每个单词的长度大于 0，小于等于 maxWidth。
输入单词数组 words 至少包含一个单词。

示例 1:

输入: words = ["This", "is", "an", "example", "of", "text", "justification."], maxWidth = 16
输出:
[
   "This    is    an",
   "example  of text",
   "justification.  "
]

示例 2:

输入: words = ["What","must","be","acknowledgment","shall","be"], maxWidth = 16
输出:
[
  "What   must   be",
  "acknowledgment  ",
  "shall be        "
]
解释: 注意最后一行的格式应为 "shall be    " 而不是 "shall     be",
     因为最后一行应为左对齐，而不是左右两端对齐。       
     第二行同样为左对齐，这是因为这行只包含一个单词。

示例 3:

输入: words = ["Science","is","what","we","understand","well","enough","to","explain","to","a","computer.","Art","is","everything","else","we","do"]，maxWidth = 20
输出:
[
  "Science  is  what we",
  "understand      well",
  "enough to explain to",
  "a  computer.  Art is",
  "everything  else  we",
  "do                  "
]

提示:

1 <= words.length <= 300
1 <= words[i].length <= 20
words[i] 由小写英文字母和符号组成
1 <= maxWidth <= 100
words[i].length <= maxWidth

【题目解析】

解题方法

单词分组：根据maxWidth，将单词分组，每组内的单词总长度加上必要的最小空格数（即组内单词数减1）不超过maxWidth。
空格分配：对于每一组单词，计算除单词外的剩余空格数，根据贪心算法原则分配空格：
- 如果组内只有一个单词，则该单词后填充所有空格；
- 如果组内有多个单词，则将空格尽可能均匀分配在单词之间。如果不能均匀分配，则左侧的空隙比右侧的多。
最后一行处理：最后一行的单词左对齐，单词之间只有一个空格，行末填充空格。
构建每一行：根据上述空格分配原则，构建每一行的字符串。

class Solution:
    def fullJustify(self, words: List[str], maxWidth: int) -> List[str]:
        res, cur, num_of_letters = [], [], 0
        for w in words:
            # 如果加上新单词后超过最大宽度，处理当前行
            if num_of_letters + len(w) + len(cur) > maxWidth:
                for i in range(maxWidth - num_of_letters):
                    # 尽量平均分配空格
                    cur[i % (len(cur) - 1 or 1)] += ' '
                res.append(''.join(cur))
                cur, num_of_letters = [], 0
            cur.append(w)
            num_of_letters += len(w)
        # 处理最后一行，左对齐，单词间只有一个空格
        return res + [' '.join(cur).ljust(maxWidth)]

执行效率

image.png

【总结】

适用问题类型:

这种方法适用于文本格式化问题，特别是需要根据给定的宽度对一系列单词进行左右对齐排版的场景。除了编程竞赛或算法面试题目外，实际应用包括但不限于文档编辑软件的文本排版、网页内容的动态布局、终端界面的信息显示，以及任何需要根据特定宽度显示文本内容的软件功能。

解决算法: 贪心算法 + 空格均匀分配

算法特点:

贪心原则: 在每一行尽可能多地放置单词，直到加入下一个单词会超出最大宽度限制。
均匀分配空格: 对于一行中的多个单词，空格尽可能均匀分配在单词之间。如果不能完全均匀分配，则让行的左侧部分比右侧部分多一些空格。
特殊处理最后一行: 最后一行单词左对齐，单词之间只有一个空格，且行末填充足够的空格直到最大宽度。

时间复杂度与空间复杂度:

时间复杂度: O(n)，其中n是单词的总数量。每个单词至少被遍历和处理一次以确定其在文本中的位置。
空间复杂度: O(m)，其中m是输出列表中字符串的总数。需要额外的空间来存储每行排版后的字符串。

实践意义:

文本排版功能: 在文档编辑器、网页设计、终端界面设计等软件开发领域，文本的格式化和排版是一项基本且重要的功能。掌握这种算法能够帮助开发者实现复杂的文本排版需求。
理解贪心算法应用: 贪心算法是解决优化问题的一种有效方法。通过这个问题，开发者可以深入理解贪心算法的思想及其在实际问题中的应用。
提高编程能力: 实现文本左右对齐的算法需要处理字符串、数组等数据结构，并涉及细节的控制和边界情况的处理，是提高编程能力的好机会。
增强算法设计能力: 设计一个既能满足左右对齐又能优雅处理最后一行特殊情况的算法，能够锻炼开发者的算法设计能力和解决复杂问题的能力。

题目链接

文本左右对齐