关于数学:欧拉项目-98题-Anagramic-squares

原文公布于我的小站 – 欧拉我的项目 | 98 题 | Anagramic squares

98 题链接

将单词 CARE 的每个字母替换成 1，2，9，6，失去一个平方数 $1296=36^2$，更重要的是，RACE对应字母也换成这几个数字，又能失去一个平方数 $9216=96^2$。那么这两单词被称为平方变位单词对（a square anagram word pair）。平方数不能是 0 开始的，不同的字母不能有雷同的数字。
题目给出了一系列单词，要求所有的单词对都从这些单词外面获得。求单词对的最大平方数。

首先，首先咱们能够找到所有的变位单词对。这很简略，两层 for 循环，比照每两个单词即可。判断两个单词是是否是变位词也很容易，统计字母呈现的次数，看是否统一。我这里应用的形式是应用一个数组保留次数，对第一个单词遍历各个字母，数组对应值加一，对第二个单词遍历各个字母，数组对应值减一。如果是变位词，那么数组所有数字都应该是 0。

private List<List<string>> FindAnagrams(string[] words)
{var anagrams = new List<List<string>>();
    for (int i = 0; i < words.Length; i++)
    {var word = words[i];
        var anagram = new List<string>() { word};
        for (int j = i + 1; j < words.Length; j++)
        {if (Match(word, words[j]))
            {anagram.Add(words[j]);
            }
        }

        if (anagram.Count > 1)
        {anagrams.Add(anagram);
        }
    }

    return anagrams;
}
private bool Match(string word, string candidate)
{if (word.Length != candidate.Length)
    {return false;}

    int[] letters = new int[26];
    foreach (var letter in word)
    {letters[letter - 'A']++;
    }

    foreach (var letter in candidate)
    {letters[letter - 'A']--;
    }

    return letters.All(i => i == 0);
}

接着，咱们能够找到平方数。其实不必找太多，因为变位词最长是九位的，那么只须要生成小于 1,000,000,000 的平方数即可。对于每个单词对，只有长度一样的平方数才可能和其对应上，所以保留了长度以不便后续解决。

// length -> squares
var squares = new Dictionary<int, List<int>>();
// anagrams.Select(a=>a[0].Length).Max() = 9
for (int i = 0; i < (int)Math.Sqrt(1_000_000_000); i++)
{
    var s = i * i;
    var length = s.ToString().Length;
    if (!squares.ContainsKey(length))
    {squares[length] = new List<int>();}

    squares[length].Add(s);
}

自顶向下思考问题。如果有一个函数，可能计算失去其对应的最大平方数（当然也可能不存在），那么一层 for 循环就能够失去最初的最大值了。

int max = int.MinValue;
foreach (var a in anagrams)
{var square = GetMaxSquare(a, squares);
    if (max < square)
    {max = square;}
}

针对某个单词对，如何计算最大的平方数呢？长度固定的（单词这么长的）平方数很多。如果有一个函数能通知咱们某一个平方数是否满足题意，那么一层 for 循环就能失去针对这个单词的最大值了。

private int GetMaxSquare(List<string> a, Dictionary<int, List<int>> squares)
{var candidates = squares[a[0].Length];
    int max = int.MinValue;
    foreach (var c in candidates)
    {var square = GetSquare(a, c.ToString(), candidates);
        if (max < square)
        {max = square;}
    }

    return max;
}

好了，咱们最初的问题就是要解决给定的某个平方数是不是满足题意了。首先，单词长度和平方数长度统一，按序给字母调配数字。如果同一个字母，前面的字母对应的数字和后面不统一，那么这个平方数不满足题意；同时，如果有两个字母对应到了同一个数字上也不行，我这里是通过比拟字母的个数和对应的数字的个数是否一样多来断定这个条件的。
当有了一组映射关系之后，咱们把它利用到第二个单词上，失去了一个数字，如果这个数字也是平方数，那么就给这个变位单词对加上了平方这个限定，是题目要求的平方变位单词对。返回这两个平方数中较大的即可。

private int GetSquare(List<string> a, string candidate, List<int> squares)
{var map = new Dictionary<char, char>();
    for (int i = 0; i < a[0].Length; i++)
    {if (map.ContainsKey(a[0][i]))
        {if (map[a[0][i]] != candidate[i])
            {return -1;}
        }

        map[a[0][i]] = candidate[i];
    }

    if (map.Values.Distinct().Count() != map.Count)
    {return -1;}

    var other = a[1];
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    for (int i = 0; i < other.Length; i++)
    {sb.Append(map[other[i]]);
    }

    int first = int.Parse(candidate);
    int second = int.Parse(sb.ToString());
    if (squares.BinarySearch(second) >= 0)
    {return Math.Max(first, second);
    }

    return -1;
}