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法學Python - 長度為 K 的連續字元
連續字元是指連續出現的字元。長度為 K 的連續字元意味著同一個字元連續出現了 K 次。在本文中，我們將採用幾種方法來實現它。我們將首先使用迴圈語句進行暴力搜尋。接下來，我們將使用正則表示式、滑動視窗技術等方法執行相同的操作。滑動視窗是一種更好、更最佳化的查詢長度為 K 的連續字元的方法。NumPy 庫也為我們提供了採用類似技術的方法。
使用暴力方法
暴力法是一種簡單的演算法，我們可以不考慮最佳化的情況下想到它。對於我們的例子，我們可以使用以下方法
初始化一個空列表。
迭代字串。由於我們需要找到 K 個連續的字元，迭代 n-k+1 次就足夠了。
接下來，在每次迭代中取出包含接下來的 K 個字元的子字串。
從中建立一個集合並找到長度。如果長度為 1，則序列中的所有字元都相同。將結果新增到列表中。
示例
在下面的示例中，我們定義了一個名為 find_consecutive_characters 的函式。它將字串和值 K 作為引數。接下來，我們定義了一個名為 result 的空列表。我們迭代了 n-k+1 次。在每次迭代中，我們都使用了字串索引方法來獲取字串的長度為 K 的子字串。我們使用 set 函式訪問子字串的唯一字元。我們使用 len 方法查詢子字串的長度，並檢查它是否等於 1。如果是，則將子字串新增到列表中。
def find_consecutive_characters(string, k):
n = len(string)
result = []
for i in range(n - k + 1):
substring = string[i:i+k]
if len(set(substring)) == 1:
result.append(substring)
return result
test_string="aaabcedfffghikkk"
k=3
print(f"Consecutive characters with length {k} are: {find_consecutive_characters(test_string, k)}")
輸出
Consecutive characters with length 3 are: ['aaa', 'fff', 'kkk']
使用 re 庫
Python 中的 re 庫是一個強大的工具，它支援正則表示式。正則表示式（通常縮寫為 regex 或 regexp）是根據特定規則匹配和操作文字字串的模式。該庫允許我們在字串中搜索模式，提取字串的特定部分，替換字串等。雖然我們也可以構建類似的邏輯，但 re 庫為這個問題提供了最佳方法。
示例
在下面的程式碼中，匯入 re 庫後，我們建立了一個名為 find_consecutive_characters 的函式，它接收字串的名稱和長度 K。接下來，我們將模式定義為一個字串並將其儲存在 pattern 變數中。我們使用 re 庫的“findall”方法查詢具有該模式的所有子字串。它返回一個包含元組的列表。每個元組包含兩個組成部分，第一個是完全匹配，第二個是被捕獲的元素。我們使用列表推導式將元組的第一個元素新增到列表的元素中。我們從函式返回結果。我們使用值為 K 的字串進行測試。我們呼叫該函式並列印結果。
import re
def find_consecutive_characters(string, k):
pattern = r"((.)\2{%d})" % (k - 1)
result = re.findall(pattern, string)
result = [match[0] for match in result]
return result
test_string="abdffghttpplihdf"
k=2
print(f"Consecutive characters with length {k} are: {find_consecutive_characters(test_string, k)}")
輸出
Consecutive characters with length 2 are: ['ff', 'tt', 'pp']
使用滑動視窗
滑動視窗是一種流行的程式設計技術，我們可以用它來搜尋陣列或列表等物件序列中的模式。你應該透過滑動來滑動一個固定長度的視窗穿過資料。當處理子陣列、子字串等時，該方法尤其重要。對於我們的問題，我們想要查詢具有相同字元和長度 K 的子序列。因此，滑動視窗可能是一個不錯的選擇。
示例
在下面的程式碼中，我們建立了 find_consecutive_characters 方法，這是一個非空函式，它返回長度為 K 的連續字元列表。在這個函式中，我們首先定義了一個名為 result 的空列表，然後使用前 K 個元素 a 和 set 方法將其轉換為集合。如果集合的長度為 1，我們將子字串新增到已初始化的列表中。然後，我們對其餘子字串實現了類似的演算法。我們返回列表。
def find_consecutive_characters(string, k):
n = len(string)
result = []
window = string[:k]
if len(set(window)) == 1:
result.append(window)
for i in range(k, n):
window = window[1:] + string[i]
if len(set(window)) == 1:
result.append(window)
return result
test_string="xxxxangduuuu"
k=4
print(f"Consecutive characters with length {k} are: {find_consecutive_characters(test_string, k)}")
輸出
Consecutive characters with length 4 are: ['xxxx', 'uuuu']
使用 NumPy 庫
NumPy 是 Python 中用於數值計算的流行庫。該庫允許程式設計師以 NumPy 陣列的形式執行操作。這些陣列的實現效率很高，使它們成為程式設計師的流行選擇。NumPy 庫有一個函式可以有效地處理滑動視窗。因此，我們可以利用內建方法來生成長度為 K 的連續字元。
示例
在下面的程式碼中，我們匯入了 NumPy 庫。我們建立了函式 find_consecutive_characters，它將字串和長度 K 作為引數。在函式中，我們使用“frombuffer”方法將字串轉換為 NumPy 陣列。我們使用 sliding_window_view 方法在字元中實現滑動視窗。接下來，我們使用了列表推導式技術，該技術僅在視窗中唯一字元的計數為 1 時才附加元素。
import numpy as np
def find_consecutive_characters(string, k):
arr = np.frombuffer(string.encode(), dtype=np.uint8)
windows = np.lib.stride_tricks.sliding_window_view(arr, k)
result = [window.tobytes().decode() for window in windows if np.unique(window).size == 1]
return result
test_string="xxxxangduuuu"
k=4
print(f"Consecutive characters with length {k} are: {find_consecutive_characters(test_string, k)}")
輸出
Consecutive characters with length 4 are: ['xxxx', 'uuuu']
結論
在本文中，我們瞭解瞭如何查詢字串的長度為 K 的連續字元。我們可以為此定義自己的邏輯。否則，Python 有幾個庫和包可以幫助我們做到這一點。我們首先看到了暴力方法。暴力方法很容易理解，但效率可能不高——像“re”這樣的庫允許我們實現更簡單的演算法。我們還可以使用滑動視窗方法，這是一種流行的程式設計技術。
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