java复原IP 地址(力扣Leetcode93)

复原IP 地址

力扣原题链接

问题描述

有效 IP 地址正好由四个整数(每个整数位于 0 到 255 之间组成,且不能含有前导 0),整数之间用 ‘.’ 分隔。

例如:“0.1.2.201” 和 “192.168.1.1” 是有效 IP 地址,但是 “0.011.255.245”、“192.168.1.312” 和 “192.168@1.1” 是无效 IP 地址。

给定一个只包含数字的字符串 s,用以表示一个 IP 地址,返回所有可能的有效 IP 地址,这些地址可以通过在 s 中插入 ‘.’ 来形成。不能重新排序或删除 s 中的任何数字。可以按 任何 顺序返回答案。

示例

示例 1:

输入:s = "25525511135"
输出:["255.255.11.135","255.255.111.35"]

示例 2:

输入:s = "0000"
输出:["0.0.0.0"]

示例 3:

输入:s = "101023"
输出:["1.0.10.23","1.0.102.3","10.1.0.23","10.10.2.3","101.0.2.3"]

解题思路

这是一个回溯算法的经典问题,我们需要通过在字符串 s 中插入点来形成有效的 IP 地址。有效的 IP 地址由四个整数组成,每个整数位于 0 到 255 之间,且不能含有前导 0。

我们可以使用回溯算法来尝试所有可能的分割方案,并验证每个分割是否满足 IP 地址的要求。

  1. 回溯搜索: 定义一个回溯函数 backtrack,其参数包括当前处理的索引 start、当前的字符串 s、当前已形成的 IP 地址列表 path 和当前已形成的 IP 地址段数量 segments
  2. 结束条件: 如果已形成的 IP 地址段数量 segments 等于 4 且 start 等于字符串 s 的长度,说明已经形成了一个有效的 IP 地址,将其加入结果列表,并返回。
  3. 选择列表: 在当前索引 start 后插入一个点,形成新的 IP 地址段。
  4. 遍历选择: 遍历从当前索引 start 开始的所有可能的分割点,尝试形成新的 IP 地址段。
  5. 判断是否合法: 对于每个可能的分割点,检查其所形成的 IP 地址段是否合法,即是否满足整数在 0 到 255 之间,且不能含有前导 0。
  6. 递归进入下一层: 如果形成的 IP 地址段合法,则将其加入当前 IP 地址列表,并递归调用回溯函数,传入新的索引 i + 1、更新后的 IP 地址列表和 IP 地址段数量。
  7. 撤销选择: 回溯到上一层时,将刚刚加入的 IP 地址段从列表中删除,继续尝试下一个分割点。
    请添加图片描述

Java解题

import java.util.*;class Solution {List<String> res = new ArrayList<>();public List<String> restoreIpAddresses(String s) {List<String> path = new ArrayList<>();backtrack(s, 0, path, 0);return res;}public void backtrack(String s, int start, List<String> path, int segments) {// 结束条件:已形成 4 个 IP 地址段,并且已遍历完整个字符串if (segments == 4 && start == s.length()) {res.add(String.join(".", path));return;}// 遍历可能的分割点for (int i = start; i < s.length(); i++) {String seg = s.substring(start, i + 1);// 判断 IP 地址段是否合法if (isValidSegment(seg)) {// 做出选择path.add(seg);// 递归进入下一层backtrack(s, i + 1, path, segments + 1);// 撤销选择path.remove(path.size() - 1);} else {// 如果当前分割点不合法,不必继续尝试更长的 IP 地址段break;}}}// 判断 IP 地址段是否合法private boolean isValidSegment(String segment) {if (segment.length() > 1 && segment.charAt(0) == '0') {return false; // IP 地址段不能含有前导 0}int num = Integer.parseInt(segment);return num >= 0 && num <= 255;}
}

通过回溯算法,我们可以找出给定字符串 s 的所有可能的有效 IP 地址组合。在回溯搜索的过程中,我们使用了剪枝操作来提高算法的效率,避免不必要的递归。

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