Create First Unique Character in a String.md

387. First Unique Character in a String/First Unique Character in a String.md

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+# 387. First Unique Character in a String
+
+## STEP1
+- 何も見ずに解いてみる
+
+#### 考えたこと
+- 添え字i,jを2重ループ+枝刈りする方法
+    - 枝刈りは、内側のループでs[i] == s[j]となれば打ち切り
+    - 外側のループでは、答えが見つかれば打ち切り
+    - 時間計算量O(N^2)だが、アルファベットの種類が高々26種類なので実際のステップ数はN^2よりもかなり小さそう
+
+-  配列を1週してmapを作り、2週目で登場カウントが1のものを出力する方法
+
+計算量
+- 2重ループで全探索する方法
+    - 時間計算量O(N^2) 追加の空間計算量なし
+    - N = 10^5 のとき　10^10ステップ　10秒 の見積り(ただし枝刈りは効く)
+
+- 配列を1週してmapを作り、2週目で登場カウントが1のものを出力する方法
+    - 時間計算量O(N) 追加の空間計算量O(1) （アルファベットの数のみなので、mapの挿入・検索にかかるのはlog26=定数）
+    - map作成にNlog26,  2週目の判定にNlog26 の計 2*Nlog26ステップ
+    - N = 10^5 の時 6.5*10^5ステップ　0.65ミリ秒と見積もり
+
+
+2重ループで全探索する方法
+
+```cpp
+#include <map>
+#include <string>
+#include <vector>
+
+class Solution {
+public:
+    int firstUniqChar(const std::string& s) {
+        for (int index1 = 0; index1 < s.size(); index1++) {
+            bool is_unique = true;
+            for (int index2 = 0; index2 < s.size(); index2++) {
+                if (index1 != index2 && s[index1] == s[index2]) {
+                    is_unique = false;
+                    break;
+                }
+            }
+            if (is_unique) {
+                return index1;
+            }
+        }
+        return -1;
+    }
+};
+```
+
+配列を1週してmapを作り、2週目で登場カウントが1のものを出力する
+
+```cpp
+#include <map>
+#include <string>
+#include <vector>
+
+class Solution {
+public:
+    int firstUniqChar(const std::string& s) {
+        std::map<char ,int> character_to_frequency;
+        for (const auto& character : s) {
+            character_to_frequency[character]++;
+        }
+        for (int index = 0; index < s.size(); index++) {
+            auto character = s[index];
+            if (character_to_frequency[character] == 1) {
+                return index;
+            }
+        }
+        return -1;
+    }
+};
+```
+
+## STEP2
+### プルリクやドキュメントを参照
+#### 問題が解けるより他人のコードを読んだりコメントするほうがよっぽど大事
+#### 参照したもの
+
+- https://github.com/Fuminiton/LeetCode/pull/15/files
+- https://github.com/onyx0831/leetcode/pull/2/files
+- https://github.com/fuga-98/arai60/pull/16/files
+- https://github.com/colorbox/leetcode/pull/29/files
+- https://github.com/mura0086/arai60/pull/19/files
+- https://github.com/ichika0615/arai60/pull/12/files
+
+- ドキュメント系
+  - std::find_if() https://cpprefjp.github.io/reference/algorithm/find_if.html
+    - 条件を満たす最初のイテレータを返す
+  - constexpr https://cpprefjp.github.io/lang/cpp11/constexpr.html
+    - コンパイル時に確定する値に使う、コンパイル時に確定しないものにはつけられない
+  - std::min_element https://cpprefjp.github.io/reference/algorithm/min_element.html
+    - 最小値のイテレータを返す
+
+teachers' eye
+- UTF-8のエンコード方法は 知っている人も多い　https://github.com/ichika0615/arai60/pull/12/files#r1986240112
+    - 2週目のどこかか、暇なときに文字コードについてしらべてみよう
+- const& 参照　https://github.com/colorbox/leetcode/pull/29/files#r1861423426
+  - 参照は場所を検索するステップがかかるため、レジスタ幅（アーキテクチャによるが、4byte or 8byte）に乗るなら参照しないほうがいい
+  - 参照は「名前」のようなものという話　https://github.com/colorbox/leetcode/pull/29/files#r1861617719
+    - あんまり理解できていない、けど要は場所を実体の名前にするということだろうか。コンビニのタバコを本来は棚の場所を意味する「3番」みたいに指定することに似てる？
+- constexpr https://github.com/colorbox/leetcode/pull/29/files#r1861424164
+- 実際の.hヘッダファイル https://github.com/colorbox/leetcode/pull/29/files#r1861038507
+    - https://source.chromium.org/gn/gn/+/main:src/base/files/file.h;l=155?q=%5C%20%5C%20%2F%2F.*-1%20file:.h$
+
+
+#### 感想
+- -1 がどのような意味を持つのかコードを見るだけだと分からない
+    - たしかに、コメントに残すのが良い
+- "character" は　"c"でも許容されるようだ
+
+#### STEP1以外の手法と感想
+- mapを削除する方法
+  - 2度以降出現するものは、mapから消す
+  - 3度目に復活してしまうので、消したものを覚えておく
+  - 残ったものの中からindexが一番小さいものが答え
+
+  - mapが追加した順番を記憶するのであればこれも良い（先頭だけ見れば良いので）が、そうではないので、結局2週しなければならない
+
+- queueに(char,index)のペアをいれながら進む方法
+  - 各時点で登録しているmapから、可能な限り削除する
+  - step1は最後にまとめて判定するが、この方法は判定しながら進むイメージ
+  - one-wayで処理できることがメリット
+  - 「a,b,b,b,b,b,......」のような時はqueueがずっと伸びるので、空間計算量はかかる
+
+- double-linked-listを持って情報を管理する
+  - mapでcharに対するノードの場所を覚えておき、カウントが2以上になれば、そのノードを切り離して脱落させ、prevをnextに繋ぎ直す
+  - こうすると最後に先頭を参照するだけでわかる
+  - 実装のコストがかかるが、ノード数も高々26にしかならず、one-wayで実行できる
+
+- 配列を1週してmapを作り、2週目で登場カウントが1のものを出力する方法が簡潔で良いかなと思うが、double-linked-listも良いデータ構造と思った
+
+mapから削除する方法
+```cpp
+#include <algorithm>
+#include <map>
+#include <set>
+#include <string>
+#include <vector>
+
+class Solution {
+public:
+    int firstUniqChar(const std::string& s) {
+        std::map<char, int> unique_character_to_index;
+        std::set<int> removed_characters;
+        for (int index = 0; index < s.size(); index++) {
+            auto c = s[index];
+            if (removed_characters.contains(c)) {
+                continue;
+            }
+            if (unique_character_to_index.contains(c)) {
+                unique_character_to_index.erase(c);
+                removed_characters.insert(c);
+                continue;
+            }
+            unique_character_to_index[c] = index;
+        }
+        if (unique_character_to_index.empty()) {
+            return -1;  //not found
+        }
+        std::vector<int> unique_character_indexes;
+        for (auto [_, index] : unique_character_to_index) {
+            unique_character_indexes.push_back(index);
+        }
+        return *std::min_element(unique_character_indexes.begin(), unique_character_indexes.end());
+    }
+};
+```
+
+queueに格納していく方法
+```cpp
+#include <map>
+#include <queue>
+#include <string>
+#include <vector>
+
+struct CharacterAndIndex {
+    char c;
+    int index;
+};
+
+class Solution {
+public:
+    int firstUniqChar(const std::string& s) {
+        std::map<char, int> character_to_frequency;
+        std::queue<CharacterAndIndex> characters;
+        for (int index = 0; index < s.size(); index++) {
+            auto c = s[index];
+            character_to_frequency[c]++;
+            characters.push({c, index});
+            while (!characters.empty() && character_to_frequency[characters.front().c] >= 2) {
+                characters.pop();
+            }
+        }
+        if (characters.empty()) {
+            return -1;  //not found
+        }
+        return characters.front().index;
+    }
+};
+```
+
+double-linked-listの実装は2周目の宿題
+
+## STEP3
+### 3回ミスなく書く
+
+```cpp
+#include <map>
+#include <string>
+#include <vector>
+
+class Solution {
+public:
+    int firstUniqChar(const std::string& s) {
+        std::map<char, int> character_to_frequency;
+        for (auto c : s) {
+            character_to_frequency[c]++;
+        }
+        for (int index = 0; index < s.size(); index++) {
+            auto c = s[index];
+            if (character_to_frequency[c] == 1) {
+                return index;
+            }
+        }
+        return -1;  //not found
+    }
+};
+```
+
+9分で3回Accept
+
+#### 2周目の宿題
+- double-linked-listの実装
+- constexprをもっと調べる
+- 文字エンコードについて調べる