التغلب على التحديات الشائعة المتعلقة بالأحرف: قصة TypeScript

مستودع جيثب: https://github.com/ImBIOS/common-char-extractor-ts

في عالم مقابلات البرمجة، تُعتبر التحديات الخوارزمية بمثابة اختبارات للمعرفة التقنية فحسب، بل أيضًا كُنُفٍ تُظهِر قدرة المرشحين على حل المشكلات. وتدور إحدى هذه المشكلات المثيرة للاهتمام، والتي غالبًا ما تُواجَه، حول معالجة السلاسل - وهي مهارة أساسية في ترسانة المطور. اليوم، سنغوص في مشكلة مُذهلة: تحديد الأحرف المشتركة عبر سلاسل متعددة، وكيفية اقترابنا من حلها باستخدام TypeScript.

الكشف عن التحدي

كانت المهمة المطروحة واضحة في ظاهرها ولكنها معقدة بشكل خادع: نظرًا إلى مجموعة من السلاسل، كان علينا كتابة دالة تستخرج وتُرجع مجموعة من الأحرف التي تظهر في نفس الموضع عبر جميع السلاسل. على سبيل المثال، بالنظر إلى الإدخال ["abcd", "bcd", "cde", "cdef"]، ستكون الإخراج المتوقع هو ["c", "d"]، مما يشير إلى أن "c" و "d" هما الأحرف المشتركة بين جميع السلاسل في المواضع المقابلة.

صياغة الحل

بدأت رحلتنا باختيار TypeScript لحل - وهو قرار مُستمد من نظام نوع TypeScript القوي، والذي يُحسّن من موثوقية الكود وإنتاجية المطور. تمثلت الخطوة الأولية في تكرار كل حرف من السلسلة الأولى، واستخدامها كمرجع لمقارنتها مع الأحرف المقابلة في السلاسل اللاحقة.

/**
 * يستخرج ويرجع مجموعة من الأحرف التي تظهر في نفس الموضع
 * عبر جميع السلاسل داخل مجموعة الإدخال.
 *
 * @param {string[]} words - مجموعة من السلاسل التي سيتم تحليلها.
 * @returns {string[]} مجموعة من الأحرف التي تكون مشتركة بين جميع السلاسل المُقدمة،
 * مع الحفاظ على ترتيب ظهورها في السلسلة الأولى.
 */
export function extractCommonLetters(words: string[]): string[] {
  if (words.length === 0) {
    return []
  }

  const copiedWords = [...words]
  const result: string[] = []
  const referenceWord = copiedWords[0]

  // تكرار كل حرف في الكلمة الأولى
  for (let i = 0; i < referenceWord.length; i++) {
    const currentChar = referenceWord[i]
    let isCharCommonAcrossWords = true

    // تحقق مما إذا كان الحرف الحالي موجودًا في كل كلمة من الكلمات الأخرى
    for (let j = 1; j < copiedWords.length; j++) {
      const word = copiedWords[j]
      const charIndex = word.indexOf(currentChar)

      // إذا لم يتم العثور على الحرف، فقم بإنهاء التكرار وإعداد العلامة إلى false
      if (charIndex === -1) {
        isCharCommonAcrossWords = false
        break
      } else {
        // إزالة الحرف المُكتشف من الكلمة لمعالجة النسخ المكررة
        copiedWords[j] = word.slice(0, charIndex) + word.slice(charIndex + 1)
      }
    }

    // إذا كان الحرف مشتركًا عبر جميع الكلمات، فقم بإضافته إلى النتيجة
    if (isCharCommonAcrossWords) {
      result.push(currentChar)
    }
  }

  return result
}

يُجسد هذا المقطع جوهر نهجنا، مع التركيز على قابلية القراءة والمنطق المباشر لمعالجة المشكلة.

المغامرة إلى ما بعد: اختبار الحل

للتحقق من حلنا، استخدمنا مجموعة من حالات الاختبار التي تغطي سيناريوهات مختلفة - من الحالات الأساسية إلى الحالات الأكثر تعقيدًا التي تتضمن أحرفًا خاصة وحساسية الحروف. لقد ضمن هذا الاختبار الشامل قوة حلنا ودقته عبر مجموعة واسعة من الإدخالات.

تحليل تعقيد المساحة والوقت

بعد التأمل، يتم تحديد تعقيد الوقت لحلنا بشكل أساسي بعدد الأحرف في السلسلة الأولى (دعنا نرمز إلى هذا بـ N) والعدد الإجمالي للسلاسل (دعنا نرمز إلى هذا بـ M). بالنسبة لكل حرف في السلسلة الأولى، نقوم بفحص حدوثه في الموضع المقابل عبر جميع السلاسل الأخرى، مما يؤدي إلى تعقيد وقتي قدره O(N*M).

يبلغ تعقيد مساحة حلنا O(N)، حيث نقوم بتخزين الأحرف المشتركة في مجموعة. في أسوأ سيناريو، حيث تكون جميع الأحرف مشتركة بين جميع السلاسل، سيكون حجم هذه المجموعة متناسبًا مع طول السلسلة الأولى.

مسارات للتحسين

في حين أن حلنا يقف كفء لعدد معتدل من السلاسل والأحرف، هناك دائمًا مجال للتحسين. فيما يلي بعض الاستراتيجيات لتعزيز أدائه بشكل أكبر:

1. إنهاء مبكر: إذا لم تتطابق أي حرف في أي وقت في الموضع المقابل عبر جميع السلاسل، يمكننا إنهاء التكرار بشكل مبكر، مما يوفر مقارنات غير ضرورية.

2. التحسين للسلاسل القصيرة: قد يؤدي البدء بأقصر سلسلة كمرجع إلى تقليل عدد التكرارات بشكل محتمل، حيث يُقلل من الحد الأقصى لعدد الأحرف التي يجب فحصها.

3. معالجة متوازية: للمجموعات الضخمة من البيانات، يمكن أن يؤدي الاستفادة من تقنيات المعالجة المتوازية لمقارنة الأحرف عبر السلاسل بشكل متزامن إلى تقليل وقت التنفيذ بشكل كبير.

4. تقنيات التجزئة: قد يوفر استخدام خريطة التجزئة لتتبع مواضع الأحرف وظهورها طريقة أكثر دقة لتحديد الأحرف المشتركة، خاصة عند التعامل مع مجموعات واسعة من السلاسل.

أفكار ختامية

يُمثل تحدي الأحرف المشتركة شهادة رائعة على أناقة مشكلات معالجة السلاسل، مما يدعو المطورين إلى الغوص في دقائق الخوارزميات وبنيات البيانات. من خلال TypeScript، لم نجد حلًا فحسب، بل تبنينا أيضًا رحلة من الوضوح وأمان النوع وحل المشكلات بكفاءة.

مع اقترابنا من نهاية رحلتنا، من الضروري أن نتذكر أن رحلة التحديات البرمجية تتعلق بالمسار المُتبع بقدر ما تتعلق بالوجهة المُحققة. تُوفر كل مشكلة، بما في ذلك هذه، فرصة فريدة لتحسين مهاراتنا وإعادة التفكير في نهجنا، والأهم من ذلك، مواصلة التعلم.