检查字符串是否可通过交换字符使其相同

假设我们有两个字符串 s1 和 s2，我们希望检查它们是否可以通过交换其中一个字符串中的两个字符，而使得两个字符串相同。例如，对于字符串 s1 = "abcd" 和 s2 = "badc"，我们可以通过交换 s2的前两个字符来得到字符串 s1，因此 s1 和 s2 相同，可以通过交换字符来使得两个字符串相同。

现在我们来看下如何实现一个函数来检查两个字符串是否可以通过交换字符来相同。

思路

我们来考虑这个问题的一般性解决方案：

1. 如果两个字符串长度不相等，肯定不能通过交换字符使其相同，直接返回 false。
2. 如果两个字符串已经相等，无需交换字符，直接返回 true。
3. 如果两个字符串不相等，我们可以搜索其中一个字符串的所有字符对 $(c1, c2)$，作为潜在的交换位置，看看交换后的字符串是否与另一个字符串相同。

代码实现

下面是实现一个函数 can_swap_strings(s1: str, s2: str) -> bool 的 Python 代码片段，来检查两个字符串是否可以通过交换字符来相同：

def can_swap_strings(s1: str, s2: str) -> bool:
    # Case 1: If lengths of two strings are different,
    # no possible swap can make them equal.
    if len(s1) != len(s2):
        return False

    # Case 2: If two strings are already the same,
    # no need to swap any characters.
    if s1 == s2:
        return True

    # Case 3: Try all character pairs (c1, c2) in s1
    # to see if swapping them can make s1 equal to s2.
    diff_count = 0
    last_diff_pos = -1
    for i, c1 in enumerate(s1):
        c2 = s2[i]
        if c1 != c2:
            diff_count += 1
            if diff_count > 2:
                return False
            if diff_count == 1:
                # Remember the position of first difference.
                last_diff_pos = i
            elif diff_count == 2:
                # Check if swapping characters of first difference
                # position and current position can make s1 equal to s2.
                if s1[last_diff_pos] == c2 and s1[i] == s2[last_diff_pos]:
                    return True
                else:
                    return False

    # If we reach here, either diff_count == 0 (strings are equal)
    # or diff_count == 1 (cannot swap any character to make them equal).
    return diff_count == 0

函数 can_swap_strings 的实现思路和上面所述的一般性解决方案是一致的：

• 首先，我们比较两个字符串的长度，如果不同，直接返回 False。
• 如果两个字符串已经相等，返回 True。
• 否则，我们遍历字符串的所有字符，记录不同的字符对的数量。如果有大于 2 个不同的字符对，就说明不可能通过交换字符来使两个字符串相等，直接返回 False。如果有恰好 1 个不同的字符对，也无法通过交换字符来使两个字符串相等，直接退出循环返回 False。如果有恰好 2 个不同的字符对，那么我们只需要检查它们是否是“交叉的”，也就是说，交换第一对字符和第二对字符后，是否使两个字符串相等。

测试样例

我们可以用一些测试样例来检测这个函数是否正确：

assert can_swap_strings("abcd", "badc") == True
assert can_swap_strings("abcd", "bacd") == True
assert can_swap_strings("abcd", "babd") == False
assert can_swap_strings("abcd", "bcda") == False
assert can_swap_strings("abcd", "abcf") == False
assert can_swap_strings("", "") == True
assert can_swap_strings("", "a") == False
assert can_swap_strings("a", "") == False
assert can_swap_strings("abcd", "abcd") == True

这些测试样例涵盖了函数可能的各种输入情况，可以帮助我们检测函数的正确性。