93. Restore IP Addresses

题目：

Given a string containing only digits, restore it by returning all possible valid IP address combinations.

For example:
Given "25525511135",

return ["255.255.11.135", "255.255.111.35"]. (Order does not matter)

链接： http://leetcode.com/problems/restore-ip-addresses/

题解：

这道题也卡了一段时间。也可以用DFS + Backtracking来解决。第二遍的时候需要多思考多加练习。

Time Complexity - O(2ⁿ)， Space Complexity - O(2ⁿ)

public class Solution {
    public List<String> restoreIpAddresses(String s) {
        List<String> res = new ArrayList<>();
        if(s == null || s.length() < 4 || s.length() > 12)
            return res;
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        restoreIpAddresses(res, list, s, 0);
        return res;
    }

    private void restoreIpAddresses(List<String> res, ArrayList<String> list, String s, int pos) {
        if(list.size() == 4) {
            if(pos != s.length())
                return;
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for(String tmp : list) {
                sb.append(tmp);
                sb.append(".");
            }
            sb.setLength(sb.length() - 1);
            res.add(sb.toString());
            return;
        }

        for(int i = pos; i < s.length() && i <= pos + 3; i++) {
            String tmp = s.substring(pos, i + 1);
            if(isIpValid(tmp)) {
                list.add(tmp);
                restoreIpAddresses(res, list, s, i + 1);
                list.remove(list.size() - 1);
            }
        }
    }

    private boolean isIpValid(String s) {
        if(s == null || s.length() == 0)
            return false;
        if(s.charAt(0) == '0')
            return s.equals("0");
        int ip = Integer.parseInt(s);
        if(ip <= 255 && ip >= 0)
            return true;
        return false;
    }
}

另外还有一种做法是用3个for loop来把整个字符串切成4段。参见discussion

二刷:

代码比较长，比较难写对。总的来说还是使用dfs + backtracking。 要注意dfs的时候先判断segment = s.substring(pos, i + 1)是否valid，然后再进行dfs和回溯。时间复杂度和空间复杂度还不确定。

Java:

Time Complexity - O(2ⁿ)， Space Complexity - O(2ⁿ)

public class Solution {
    public List<String> restoreIpAddresses(String s) {
        List<String> res = new ArrayList<>();
        if (s == null || s.length() < 4 || s.length() > 12) {
            return res;
        }
        List<String> ipAddress = new ArrayList<>();
        restoreIpAddresses(res, ipAddress, s, 0);
        return res;
    }

    private void restoreIpAddresses(List<String> res, List<String> ipAddress, String s, int pos) {
        if (ipAddress.size() == 4) {
            if (pos != s.length()) {
                return;
            }
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for (String str : ipAddress) {
                sb.append(str);
                sb.append(".");
            }
            sb.setLength(sb.length() - 1);
            res.add(sb.toString());
            return;
        }
        for (int i = pos; i < s.length() && i < pos + 3; i++) {
            String segment = s.substring(pos, i + 1);
            if (isValidIP(segment)) {
                ipAddress.add(segment);
                restoreIpAddresses(res, ipAddress, s, i + 1);
                ipAddress.remove(ipAddress.size() - 1);
            }
        }
    }

    private boolean isValidIP(String s) {
        if (s == null || s.length() == 0) {
            return false;
        }
        if (s.charAt(0) == '0') {
            return s.equals("0");
        }
        int ip = Integer.parseInt(s);
        if (ip <= 255 && ip >= 0) {
            return true;
        }
        return false;
    }
}

三刷:

Restore IP Addresses。这道题有不少小细节，不好写但是很有意思。 我们主要把这道题目分成三个部分。

1. 题目给定的restoreIpAddresses方法
   1. 这里我们首先确定要用到递归 + 回溯。 并且我们要了解，合理的ipv4地址是由4段组成，而且每一段的值都在 [0 ， 255] 之间
   2. 在这个方法里面，我们要做一些基本的边界判断，比如s 是否为null， s的length 是否在 4 和 12之间。
   3. 构造好用来递归求解的方法restoreIp，确定好每个要用的参数。
   4. 返回结果
2. restoreIp方法
   1. 这个方法是我们主要进行处理和判断的方法。我们也分为两个部分
   2. 判断并返回结果:
      1. 当我们用来保存ip地址List<String> ip长度已经等于4的时候
         1. 我们判断记录当前position的int pos是否正好等于String s的长度， 假如否，我们返回
         2. 否则，这时我们找到一个合理的解。可以建立一个StringBuilder ipSb，重建出这个ip address，将其加入结果集 res中，返回
   3. 递归求解:
      1. 这里我们要从i = pos， 到i < s.length() && i < pos + 3来进行遍历。 因为ip每一部分最多只有3个digit，所以我们有这个pos + 3的constraint
         1. 每次先求得当前的ip segment = s.substring(i, pos + 1)
         2. 接下来进行判断， 调用isIpValid方法
            1. 假如当前ip segment合理， 我们将这段ip segment加入到list ip中
            2. 递归调用restoreIp(res, list, s, i + 1)进行下一步求解
            3. 进行回溯，去除掉之前加入的这段ip segment
         3. 否则我们增加i，继续尝试下一个ip segment， 直到i = pos + 3时跳出循环
3. isIpValid方法
   1. 这个方法主要用来确定ip segment是否合理
      1. 首先s为null或者""的时候返回false
      2. 当s的首字符为'0'的时候，我们要判断是否整个s为"0"。 假如是，我们返回true， 假如否，那么这次切割结果"0x"不合理，我们返回false
      3. 求出ip segment的int值，然后返回这个 ipInt是否 >= 0 并且 <= 255
4. 粗略的时间和空间复杂度估计为O(2ⁿ)，但因为有很多的剪枝，有substring()，而且n的范围是在4和12之间，所以详细复杂度并不高，但也并不好算。

Java:

Time Complexity - O(2ⁿ)， Space Complexity - O(2ⁿ)

public class Solution {
    public List<String> restoreIpAddresses(String s) {
        List<String> res = new ArrayList<>();
        if (s == null || s.length() < 4 || s.length() > 12) return res;
        restoreIp(res, new ArrayList<>(), s, 0);
        return res;
    }

    private void restoreIp(List<String> res, List<String> ip, String s, int pos) {
        if (ip.size() == 4) {
            if (pos != s.length()) return;
            StringBuilder ipSb = new StringBuilder();
            for (String str : ip) ipSb.append(str).append(".");
            ipSb.setLength(ipSb.length() - 1);
            res.add(ipSb.toString());
            return;
        }

        for (int i = pos; i < s.length() && i < pos + 3; i++) {
            String ipSeg = s.substring(pos, i + 1);
            if (isIpValid(ipSeg)) {
                ip.add(ipSeg);
                restoreIp(res, ip, s, i + 1);
                ip.remove(ip.size() - 1);
            }
        }
    }

    private boolean isIpValid(String s) {
        if (s == null || s.length() == 0) return false;
        if (s.charAt(0) == '0') return s.equals("0");
        int ipInt = Integer.parseInt(s);
        return ipInt >= 0 && ipInt <= 255;
    }
}

Reference：

https://leetcode.com/discuss/19296/my-concise-ac-java-code

https://leetcode.com/discuss/12790/my-code-in-java

https://leetcode.com/discuss/15098/very-simple-dfs-solution

https://leetcode.com/discuss/27481/java-concise-recursion-solution

https://leetcode.com/discuss/48726/easy-java-code-of-backtracking-within-16-lines