最多改变 k 个 '0' 形成 '1' 的最长子段 |设置 2(使用队列)

问题背景

给定一个由'0'和'1'组成的字符串str,以及一个非负整数k。您需要找到由'1'组成的最长子串，其中最多可以将k个'0'改变为'1'。您需要返回最长子串的长度。

解决方案

思路

这是一个非常典型的问题，可以使用双指针和滑动窗口技术以及队列来解决。我们可以定义两个指针left和right。我们可以移动右指针来扫描字符串，并在窗口中记录多少个0。当需要转换的0的数量大于k时，我们可以移动左指针来缩小窗口的大小。我们可以在此过程中跟踪最长的子串，并在找到更长的子串时更新它。

为了更好地理解这个过程，我们可以使用一个队列来记录当前的窗口中的所有0的位置。当我们需要减小窗口大小时，我们可以从队列的头部移除一个0。这样，我们就能够在O（N）的时间复杂度内解决这个问题。

算法

1. 定义两个指针 left 和 right 并初始化为0。
2. 初始化一个队列 queue 和一个值 zeros。
3. 使用 while 循环来扫描字符串str中的字符： a. 如果当前字符是1，则将right指针向右移动一位，并将zeros的值加1。 b. 如果当前字符是0，则将它的索引添加到队列queue的尾部，将right指针向右移动一位。 c. 当队列的长度大于k时，从队列的头部将索引移除，并将zeros的值减1. d. 记录当前子串的长度length，并在它大于最长子串的长度时进行更新。
4. 返回最长子串的长度。

代码实现

def longest_substring(str, k):
    left, right = 0, 0
    queue = deque()
    zeros = 0
    length = 0

    while right < len(str):
        if str[right] == '1':
            right += 1
            zeros += 1
        else:
            queue.append(right)
            right += 1
            zeros += 1
            while len(queue) > k:
                left = queue.popleft() + 1
                zeros -= 1
        length = max(length, zeros)

    return length

总结

这个问题是一个经典的滑动窗口问题，可以使用队列和双指针技术来解决。这种方法的时间复杂度是O（N），空间复杂度是O（k）。