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2147. 分隔长廊的方案数

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题目描述

在一个图书馆的长廊里，有一些座位和装饰植物排成一列。给你一个下标从 0 开始，长度为 n 的字符串 corridor ，它包含字母 'S' 和 'P' ，其中每个 'S' 表示一个座位，每个 'P' 表示一株植物。

在下标 0 的左边和下标 n - 1 的右边已经分别各放了一个屏风。你还需要额外放置一些屏风。每一个位置 i - 1 和 i 之间（1 <= i <= n - 1），至多能放一个屏风。

请你将走廊用屏风划分为若干段，且每一段内都 恰好有两个座位 ，而每一段内植物的数目没有要求。可能有多种划分方案，如果两个方案中有任何一个屏风的位置不同，那么它们被视为不同方案。

请你返回划分走廊的方案数。由于答案可能很大，请你返回它对 10⁹ + 7 取余的结果。如果没有任何方案，请返回 0 。

示例 1：

输入：corridor = "SSPPSPS"
输出：3
解释：总共有 3 种不同分隔走廊的方案。
上图中黑色的竖线表示已经放置好的屏风。
上图每种方案中，每一段都恰好有 两个 座位。

示例 2：

输入：corridor = "PPSPSP"
输出：1
解释：只有 1 种分隔走廊的方案，就是不放置任何屏风。
放置任何的屏风都会导致有一段无法恰好有 2 个座位。

示例 3：

输入：corridor = "S"
输出：0
解释：没有任何方案，因为总是有一段无法恰好有 2 个座位。

提示：

n == corridor.length
1 <= n <= 10⁵
corridor[i] 要么是 'S' ，要么是 'P' 。

解法

方法一：记忆化搜索

我们设计一个函数 $\textit{dfs}(i, k)$，表示在走廊的第 $i$ 个位置，已经放置了 $k$ 个屏风的情况下，划分走廊的方案数。那么答案就是 $\textit{dfs}(0, 0)$。

函数 $\textit{dfs}(i, k)$ 的计算过程如下：

如果 $i \geq \textit{len}(\textit{corridor})$，表示已经遍历完了走廊，此时如果 $k = 2$，说明找到了一种划分走廊的方案，返回 $1$，否则返回 $0$；

否则，我们需要考虑当前位置 $i$ 的情况：

如果 $\textit{corridor}[i] = \text{'S'}$，表示当前位置是一个座位，我们将 $k$ 加 $1$；
如果 $k > 2$，表示当前位置放置的屏风数量超过了 $2$，返回 $0$；
否则，我们可以选择不放置屏风，即 $\textit{dfs}(i + 1, k)$；如果 $k = 2$，我们还可以选择放置屏风，即 $\textit{dfs}(i + 1, 0)$；我们将这两种情况的结果相加并取模 $10^9 + 7$，即 $\textit{ans} = (\textit{ans} + \textit{dfs}(i + 1, k)) \bmod \text{mod}$。

最后，我们返回 $\textit{dfs}(0, 0)$。

时间复杂度 $O(n)$，空间复杂度 $O(n)$。其中 $n$ 是走廊的长度。

Python3

class Solution:
    def numberOfWays(self, corridor: str) -> int:
        @cache
        def dfs(i: int, k: int) -> int:
            if i >= len(corridor):
                return int(k == 2)
            k += int(corridor[i] == "S")
            if k > 2:
                return 0
            ans = dfs(i + 1, k)
            if k == 2:
                ans = (ans + dfs(i + 1, 0)) % mod
            return ans

        mod = 10**9 + 7
        ans = dfs(0, 0)
        dfs.cache_clear()
        return ans

Java

class Solution {
    private int n;
    private char[] s;
    private Integer[][] f;
    private final int mod = (int) 1e9 + 7;

    public int numberOfWays(String corridor) {
        s = corridor.toCharArray();
        n = s.length;
        f = new Integer[n][3];
        return dfs(0, 0);
    }

    private int dfs(int i, int k) {
        if (i >= n) {
            return k == 2 ? 1 : 0;
        }
        if (f[i][k] != null) {
            return f[i][k];
        }
        k += s[i] == 'S' ? 1 : 0;
        if (k > 2) {
            return 0;
        }
        int ans = dfs(i + 1, k);
        if (k == 2) {
            ans = (ans + dfs(i + 1, 0)) % mod;
        }
        return f[i][k] = ans;
    }
}

C++

class Solution {
public:
    int numberOfWays(string corridor) {
        int n = corridor.size();
        int f[n][3];
        memset(f, -1, sizeof(f));
        const int mod = 1e9 + 7;
        auto dfs = [&](auto&& dfs, int i, int k) -> int {
            if (i >= n) {
                return k == 2;
            }
            if (f[i][k] != -1) {
                return f[i][k];
            }
            k += corridor[i] == 'S';
            if (k > 2) {
                return 0;
            }
            f[i][k] = dfs(dfs, i + 1, k);
            if (k == 2) {
                f[i][k] = (f[i][k] + dfs(dfs, i + 1, 0)) % mod;
            }
            return f[i][k];
        };
        return dfs(dfs, 0, 0);
    }
};

Go

func numberOfWays(corridor string) int {
	n := len(corridor)
	f := make([][3]int, n)
	for i := range f {
		f[i] = [3]int{-1, -1, -1}
	}
	const mod = 1e9 + 7
	var dfs func(int, int) int
	dfs = func(i, k int) int {
		if i >= n {
			if k == 2 {
				return 1
			}
			return 0
		}
		if f[i][k] != -1 {
			return f[i][k]
		}
		if corridor[i] == 'S' {
			k++
		}
		if k > 2 {
			return 0
		}
		f[i][k] = dfs(i+1, k)
		if k == 2 {
			f[i][k] = (f[i][k] + dfs(i+1, 0)) % mod
		}
		return f[i][k]
	}
	return dfs(0, 0)
}

TypeScript

function numberOfWays(corridor: string): number {
    const n = corridor.length;
    const mod = 10 ** 9 + 7;
    const f: number[][] = Array.from({ length: n }, () => Array(3).fill(-1));
    const dfs = (i: number, k: number): number => {
        if (i >= n) {
            return k === 2 ? 1 : 0;
        }
        if (f[i][k] !== -1) {
            return f[i][k];
        }
        if (corridor[i] === 'S') {
            ++k;
        }
        if (k > 2) {
            return (f[i][k] = 0);
        }
        f[i][k] = dfs(i + 1, k);
        if (k === 2) {
            f[i][k] = (f[i][k] + dfs(i + 1, 0)) % mod;
        }
        return f[i][k];
    };
    return dfs(0, 0);
}

方法二：数学

我们可以将每两个座位划分为一组。在相邻的两组座位之间，如果前一组的最后一个座位和后一组的第一个座位之间的距离为 $x$，那么就有 $x$ 种放置屏风的方案。

我们遍历走廊，用一个变量 $\textit{cnt}$ 记录当前座位数，用一个变量 $\textit{last}$ 记录上一个座位的位置。

当遍历到一个座位时，我们将 $\textit{cnt}$ 加 $1$，如果 $\textit{cnt}$ 大于 $2$ 且 $\textit{cnt}$ 为奇数，那么我们就需要在 $\textit{last}$ 和当前座位之间放置一个屏风，此时的方案数就是 $\textit{ans} \times (i - \textit{last})$，其中 $\textit{ans}$ 是之前的方案数。然后，我们更新 $\textit{last}$ 为当前座位的位置 $i$。

最后，如果 $\textit{cnt}$ 大于 $0$ 且 $\textit{cnt}$ 为偶数，那么返回 $\textit{ans}$，否则返回 $0$。

时间复杂度 $O(n)$，其中 $n$ 是走廊的长度。空间复杂度 $O(1)$。

Python3

class Solution:
    def numberOfWays(self, corridor: str) -> int:
        mod = 10**9 + 7
        ans, cnt, last = 1, 0, 0
        for i, c in enumerate(corridor):
            if c == "S":
                cnt += 1
                if cnt > 2 and cnt % 2:
                    ans = ans * (i - last) % mod
                last = i
        return ans if cnt and cnt % 2 == 0 else 0

Java

class Solution {
    public int numberOfWays(String corridor) {
        final int mod = (int) 1e9 + 7;
        long ans = 1, cnt = 0, last = 0;
        for (int i = 0; i < corridor.length(); ++i) {
            if (corridor.charAt(i) == 'S') {
                if (++cnt > 2 && cnt % 2 == 1) {
                    ans = ans * (i - last) % mod;
                }
                last = i;
            }
        }
        return cnt > 0 && cnt % 2 == 0 ? (int) ans : 0;
    }
}

C++

class Solution {
public:
    int numberOfWays(string corridor) {
        const int mod = 1e9 + 7;
        long long ans = 1;
        int cnt = 0, last = 0;
        for (int i = 0; i < corridor.length(); ++i) {
            if (corridor[i] == 'S') {
                if (++cnt > 2 && cnt % 2) {
                    ans = ans * (i - last) % mod;
                }
                last = i;
            }
        }
        return cnt > 0 && cnt % 2 == 0 ? ans : 0;
    }
};

Go

func numberOfWays(corridor string) int {
	const mod int = 1e9 + 7
	ans, cnt, last := 1, 0, 0
	for i, c := range corridor {
		if c == 'S' {
			cnt++
			if cnt > 2 && cnt%2 == 1 {
				ans = ans * (i - last) % mod
			}
			last = i
		}
	}
	if cnt > 0 && cnt%2 == 0 {
		return ans
	}
	return 0
}

TypeScript

function numberOfWays(corridor: string): number {
    const mod = 10 ** 9 + 7;
    const n = corridor.length;
    let [ans, cnt, last] = [1, 0, 0];
    for (let i = 0; i < n; ++i) {
        if (corridor[i] === 'S') {
            if (++cnt > 2 && cnt % 2) {
                ans = (ans * (i - last)) % mod;
            }
            last = i;
        }
    }
    return cnt > 0 && cnt % 2 === 0 ? ans : 0;
}

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