最小化字符交换

该问题可以描述为一个字符交换的问题。我们希望通过最小化字符交换的次数，满足不出现相邻字符相同的情况。

问题描述

对于一个给定的字符串，我们希望通过最少的字符交换次数，使字符串中任意两个相邻的字符不相同。我们可以假定字符串中所有字符都是小写字母。

例如，对于字符串 "abbac"，我们可以通过交换第 1 个和第 2 个字符，交换第 2 个和第 3 个字符，交换第 3 个和第 4 个字符，交换第 4 个和第 5 个字符，得到字符串 "abcba"。这样，我们就成功地实现了字符串中相邻字符不相同的要求。

解决方案

该问题可以使用贪心算法来解决。我们可以从左到右扫描字符串，并比较当前字符与其相邻字符是否相同。如果相同，则需要进行交换。为了最小化交换的次数，我们需要尽可能地在扫描过程中完成字符的交换。

具体地，设当前字符串为 $s$，遍历到第 $i$ 个字符。如果 $s_{i+1}$ 与 $s_i$ 相同，则需要进行一次字符交换。我们可以找到字符串中第一个与 $s_i$ 不同的字符 $s_j$，使 $j > i$，并交换 $s_i$ 和 $s_j$ 的位置。这种做法可以保证交换完成后，字符 $s_i$ 与其相邻字符不同。

为了实现上述策略，我们可以使用一个哈希表来记录每个字符第一次出现的位置。在遍历字符串时，我们可以使用哈希表查找每个字符第一次出现的位置，以便于快速定位需要交换的字符。

代码实现

下面给出 Python 实现代码：

def min_swaps(s: str) -> int:
    # 记录每个字符第一次出现的位置
    pos_dict = {}
    for i, c in enumerate(s):
        if c not in pos_dict:
            pos_dict[c] = i

    # 执行贪心算法，记录交换次数
    cnt = 0
    s = list(s)
    for i in range(len(s) - 1):
        if s[i] == s[i + 1]:
            c = s[i]
            j = pos_dict[c]
            while j <= i or s[j] == s[i] or (j < len(s) - 1 and s[j] == s[j + 1]):
                j += 1
            s[i + 1], s[j] = s[j], s[i + 1]
            pos_dict[s[j]], pos_dict[c] = pos_dict[c], pos_dict[s[j]]
            cnt += 1
    return cnt

该函数使用哈希表记录每个字符第一次出现的位置，并通过贪心算法来最小化字符的交换次数。它的时间复杂度为 $O(n)$，其中 $n$ 表示字符串的长度。