Python-VBA编程500例-022(入门级)

最长AB子串(Longest AB Alternating Substring)(或称为最长XY出现次数相同的子字符串)这个问题看似是一个比较抽象的编程问题，但在实际应用场景中，它可以用来解决一系列涉及平衡性和重复模式的实际问题。常见应用场景有：

1、DNA或RNA序列分析：在生物信息学中，最长AB子串问题可以用于分析DNA或RNA序列中特定碱基对的平衡性。例如，在寻找可能的蛋白质编码区域时，需要分析序列中碱基对的出现次数和平衡性。

2、信号处理：在信号处理领域，特别是当涉及到具有周期性或重复性模式的信号时，最长AB子串算法可以用于识别和分析这些模式。

3、网络通信协议：在网络通信中，特定的数据帧或数据包可能需要满足一定的格式要求，包括某些字段的出现次数和顺序。最长AB子串算法可以用于验证这些要求是否得到满足。

4、编码与解码：在一些编码和解码算法中，可能需要确保编码后的字符串中特定字符或字符组合的出现次数保持平衡。最长AB子串算法可以用于验证和优化这些编码策略。

5、文本分析：在自然语言处理或文本挖掘中，最长AB子串问题可能用于分析文本中特定单词或短语的出现频率和分布，从而揭示文本的结构或主题。

6、数据压缩：在数据压缩算法中，寻找最长AB子串可以帮助识别重复的模式，从而更有效地压缩数据。

7、编程竞赛与算法训练：这个问题也是算法竞赛和编程训练中常见的题目，用于检验选手的算法设计和优化能力。

总的来说，最长AB子串问题虽然看似简单，但在实际应用中具有广泛的用途。它涉及到模式识别、平衡性分析、优化等多个方面，对于解决一系列实际问题具有重要意义。

1、最长AB子串：

1-1、Python：

# 1.问题描述：
# 给出一个只由字母X和Y组成的字符串str1，找一个最长的子串，要求这个子串里面X和Y的数目相等，并输出该子串的长度.
# 2.问题示例：
# 输入str1= "XYXXXYYYX"，输出8.
# 3.代码实现：
class Solution:
    # 参数str1： 待查字符串
    # 返回值answer： 整数，即最大字符串的长度
    def get_substring_longest(self, str1):
        # 初始化一个变量answer，用于记录最长子串的长度，初始值为0
        answer = 0
        # 初始化一个列表arr1，长度为str1的长度，所有元素初始值为0
        arr1 = [0] * len(str1)
        # 初始化一个空字典sets，用于存储差值与对应位置的关系
        sets = {}
        # 判断str1的第一个字符是否为'X'
        if str1[0] == 'X':
            # 如果是'X'，则arr1的第一个元素设为1，sets中存储1对应的位置为0
            arr1[0], sets[1] = 1, 0
        else:
            # 如果不是'X'，则arr1的第一个元素设为-1，sets中存储-1对应的位置为0
            arr1[0], sets[-1] = -1, 0
        # 遍历str1的字符，从第二个字符开始(索引为1)
        for i in range(1, len(str1)):
            # 根据当前字符是'X'还是'Y'，设置diff的值为1或-1
            diff = 1 if str1[i] == 'X' else -1
            # 更新arr1的当前位置的值，为前一个位置的值加上diff
            arr1[i] = arr1[i - 1] + diff
            # 如果arr1的当前位置的值为0，表示当前位置之前的'X'和'Y'数量相等
            if arr1[i] == 0:
                # 更新answer为当前位置加1，因为子串的起始位置到当前位置(包含当前位置)的长度是i+1
                answer = i + 1
                # 跳过当前循环的剩余部分，继续下一次循环
                continue
            # 如果arr1的当前位置的值在sets中已经存在
            if arr1[i] in sets:
                # 更新answer为当前答案与当前位置与sets中对应位置之差的较大值
                answer = max(answer, i - sets[arr1[i]])
            else:
                # 如果arr1的当前位置的值不在sets中，则将其加入sets，并记录位置
                sets[arr1[i]] = i
        # 返回最长子串的长度
        return answer
# 主函数
if __name__ == '__main__':
    # 定义一个字符串str1
    str1 = "XYXXXYYYX"
    # 实例化Solution类
    solution = Solution()
    # 打印字符串str1
    print("XY字符串：", str1)
    # 调用get_substring_longest方法，并打印最长XY出现次数相同的子字符串长度
    print("最长XY出现次数相同的子字符串长度：", solution.get_substring_longest(str1))
# 4.运行结果：
# XY字符串： XYXXXYYYX
# 最长XY出现次数相同的子字符串长度： 8

1-2、VBA：

Rem 自定义函数，功能：最长AB子串
Function GetSubstringLongest(str1 As String) As Integer
    Dim answer As Integer
    Dim arr1() As Integer
    Dim sets As Object
    Dim i As Integer
    Dim diff As Integer
    Dim key As Variant
      
    ' 初始化answer为0
    answer = 0
    ' 创建数组arr1并初始化为0
    ReDim arr1(1 To Len(str1))
    ' 初始化sets为Scripting.Dictionary对象，用于存储键值对
    Set sets = CreateObject("Scripting.Dictionary")
    ' 设置第一个字符的arr1值和sets中的键值对
    If left(str1, 1) = "X" Then
        arr1(1) = 1
        sets.Add 1, 1
    Else
        arr1(1) = -1
        sets.Add -1, 1
    End If
    ' 遍历字符串的每个字符
    For i = 2 To Len(str1)
        ' 根据当前字符设置diff的值
        diff = IIf(mid(str1, i, 1) = "X", 1, -1)
        ' 更新arr1的当前位置的值
        arr1(i) = arr1(i - 1) + diff
        ' 如果arr1的当前位置为0，则更新answer
        If arr1(i) = 0 Then
            answer = i
        End If
        ' 检查sets中是否已存在当前arr1的值
        If sets.Exists(arr1(i)) Then
            ' 更新answer为当前答案与当前位置与sets中对应位置之差的较大值
            answer = Application.WorksheetFunction.Max(answer, i - sets(arr1(i)))
        Else
            ' 如果arr1的当前值不在sets中，则将其加入sets
            sets.Add arr1(i), i
        End If
    Next i
    ' 返回最长子串的长度
    GetSubstringLongest = answer
End Function
Rem 执行程序，功能：调用自定义函数GetSubstringLongest，在立即窗口中输出结果
Sub TestRun()
    ' 声明一个变量 str1，类型为 String，用于存储待查字符串
    Dim str1 As String
    ' 声明一个变量 result，类型为 Integer，用于存储找到的最大子串长度
    Dim result As Integer
  
    ' 将给定的字符串 "XYXXXYYYX" 分配给 str1
    str1 = "XYXXXYYYX"
    ' 调用 GetSubstringLongest 函数，传入 str1，将返回的结果存储到 result 中
    result = GetSubstringLongest(str1)
    ' 使用 Debug.Print 语句打印相关信息，输出最长XY出现次数相同的子字符串长度
    Debug.Print "最长XY出现次数相同的子字符串长度：" & result
End Sub
'结果输出:
'最长XY出现次数相同的子字符串长度：8

注意：1-2中的代码需粘贴到你的VBA编辑器中，按F5执行TestRun程序，在立即窗口中输出结果。