Leetcode Z 字形变换

将一个给定字符串 s 根据给定的行数 numRows ，以从上往下、从左到右进行 Z 字形排列。

比如输入字符串为 "PAYPALISHIRING" 行数为 3 时，排列如下：

P   A   H   N
A P L S I I G
Y   I   R

之后，你的输出需要从左往右逐行读取，产生出一个新的字符串，比如："PAHNAPLSIIGYIR"。

请你实现这个将字符串进行指定行数变换的函数：

string convert(string s, int numRows);

示例 1：

输入：s = "PAYPALISHIRING", numRows = 3
输出："PAHNAPLSIIGYIR"

示例 2：

输入：s = "PAYPALISHIRING", numRows = 4
输出："PINALSIGYAHRPI"
解释：
P     I    N
A   L S  I G
Y A   H R
P     I

示例 3：

输入：s = "A", numRows = 1
输出："A"

提示：

• 1 <= s.length <= 1000
• s 由英文字母（小写和大写）、',' 和 '.' 组成
• 1 <= numRows <= 1000

方法一：利用二维矩阵模拟

设 n 为字符串 s 的长度，r=numRows。对于 r=1（只有一行）或者 r≥n（只有一列）的情况，答案与 s 相同，我们可以直接返回 s。对于其余情况，考虑创建一个二维矩阵，然后在矩阵上按 Z 字形填写字符串 s，最后逐行扫描矩阵中的非空字符，组成答案。

根据题意，当我们在矩阵上填写字符时，会向下填写 r 个字符，然后向右上继续填写 r−2 个字符，最后回到第一行，因此 Z 字形变换的周期 t=r+r−2=2r−2，每个周期会占用矩阵上的 1+r−2=r−1 列。

#include
#include
#include
#include

方法二：直接构造

我们来研究方法一中矩阵的每个非空字符会对应到 s 的哪个下标（记作 idx），从而直接构造出答案。

由于 Z 字形变换的周期为 t=2r−2，因此对于矩阵第一行的非空字符，其对应的 idx 均为 t 的倍数，即 idx =0(modt)；同理，对于矩阵最后一行的非空字符，应满足 idx=r−1(modt)。

对于矩阵的其余行（行号设为 i），每个周期内有两个字符，第一个字符满足 idx=i(modt)，第二个字符满足 idx=t−i(modt)。

通过观察，不难发现以下规律：

class Solution {
public:
    string convert(string s, int numRows) {
        int n = s.length(), r = numRows;
        if (r == 1 || r >= n) {
            return s;
        }
        string ans;
        int t = r * 2 - 2;
        for (int i = 0; i < r; ++i) { // 枚举矩阵的行
            for (int j = 0; j + i < n; j += t) { // 枚举每个周期的起始下标
                ans += s[j + i]; // 当前周期的第一个字符
                if (0 < i && i < r - 1 && j + t - i < n) {
                    ans += s[j + t - i]; // 当前周期的第二个字符
                }
            }
        }
        return ans;
    }
};