leetcode第76题

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leetcode第76题

题目描述(困难难度)

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给两个字符串,S 和 T,在 S 中找出包含 T 中所有字母的最短字符串,不考虑顺序。

解法一 滑动窗口

没有想出来,直接看来了题解,这里总结一下。

用双指针 left 和 right 表示一个窗口。

  1. right 向右移增大窗口,直到窗口包含了所有要求的字母。进行第二步。
  2. 记录此时的长度,left 向右移动,开始减少长度,每减少一次,就更新最小长度。直到当前窗口不包含所有字母,回到第 1 步。
 S = "ADOBECODEBANC", T = "ABC"
 A D O B E C O D E B A N C //l 和 r 初始化为 0
 ^
 l
 r
 ​
 A D O B E C O D E B A N C //向后移动 r,扩大窗口
 ^ ^
 l r
 ​
 A D O B E C O D E B A N C //向后移动 r,扩大窗口
 ^   ^
 l   r
 ​
 A D O B E C O D E B A N C //向后移动 r,扩大窗口
 ^     ^
 l     r
 ​
 A D O B E C O D E B A N C //向后移动 r,扩大窗口
 ^       ^
 l       r
 ​
 ​
 //此时窗口中包含了所有字母(ABC),停止移动 r,记录此时的 l 和 r,然后开始移动 l
 A D O B E C O D E B A N C 
 ^         ^
 l         r
 ​
 //向后移动 l,减小窗口,此时窗口中没有包含所有字母(ABC),重新开始移动 r,扩大窗口
 A D O B E C O D E B A N C 
   ^       ^
   l       r
 ​
 //移动 r 直到窗口包含了所有字母(ABC),
 //和之前的长度进行比较,如果窗口更小,则更新 l 和 r
 //然后开始移动 l,开始缩小窗口
 A D O B E C O D E B A N C 
   ^                 ^
   l                 r
 ​
 //此时窗口内依旧包含所有字母
 //和之前的长度进行比较,如果窗口更小,则更新 l 和 r
 //继续移动 l,继续缩小窗口
 A D O B E C O D E B A N C 
     ^               ^
     l               r
 ​
 //此时窗口内依旧包含所有字母
 //和之前的长度进行比较,如果窗口更小,则更新 l 和 r
 //继续移动 l,继续缩小窗口
 A D O B E C O D E B A N C 
       ^             ^
       l             r
 ​
 //继续减小 l,直到窗口中不再包含所有字母,然后开始移动 r,不停的重复上边的过程,直到全部遍历完
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思想有了,其实这里需要解决的问题只有一个,怎么来判断当前窗口包含了所有字母。

判断字符串相等,并且不要求顺序,之前已经用过很多次了,利用 HashMap,对于两个字符串 S = "ADOBECODEBANC", T = "ABCB",用 map 统计 T 的每个字母的出现次数,然后遍历 S,遇到相应的字母,就将相应字母的次数减 1,如果此时 map 中所有字母的次数都小于等于 0,那么此时的窗口一定包含了所有字母。

 public String minWindow(String s, String t) { 
     Map<Character, Integer> map = new HashMap<>();
     //遍历字符串 t,初始化每个字母的次数
     for (int i = 0; i < t.length(); i++) {
         char char_i = t.charAt(i);
         map.put(char_i, map.getOrDefault(char_i, 0) + 1);
     }
     int left = 0; //左指针
     int right = 0; //右指针
     int ans_left = 0; //保存最小窗口的左边界
     int ans_right = -1; //保存最小窗口的右边界
     int ans_len = Integer.MAX_VALUE; //当前最小窗口的长度
     //遍历字符串 s
     while (right < s.length()) {
         char char_right = s.charAt(right);
         //判断 map 中是否含有当前字母
         if (map.containsKey(char_right)) {
             //当前的字母次数减一
             map.put(char_right, map.get(char_right) - 1);
             //开始移动左指针,减小窗口
             while (match(map)) { //如果当前窗口包含所有字母,就进入循环
                 //当前窗口大小
                 int temp_len = right - left + 1;
                 //如果当前窗口更小,则更新相应变量
                 if (temp_len < ans_len) {
                     ans_left = left;
                     ans_right = right;
                     ans_len = temp_len;
                 }
                 //得到左指针的字母
                 char key = s.charAt(left);
                 //判断 map 中是否有当前字母
                 if (map.containsKey(key)) {
                     //因为要把当前字母移除,所有相应次数要加 1
                     map.put(key, map.get(key) + 1);
                 }
                 left++; //左指针右移
             }
         }
         //右指针右移扩大窗口
         right++;
     }
     return s.substring(ans_left, ans_right+1);
 }
 ​
 //判断所有的 value 是否为 0
 private boolean match(Map<Character, Integer> map) {
     for (Integer value : map.values()) {
         if (value > 0) {
             return false;
         }
     }
     return true;
 }
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时间复杂度:O(nm),n 是 S 的长度,match 函数消耗 O(m)。

空间复杂度:O(m),m 是 T 的长度。

参考这里,由于字符串中只有字母,我们其实可以不用 hashmap,可以直接用一个 int 数组,字母的 ascii 码值作为下标,保存每个字母的次数。

此外,判断当前窗口是否含有所有字母,我们除了可以判断所有字母的次数是否小于等于 0,还可以用一个计数变量 count,把 count 初始化为 t 的长度,然后每次找到一个满足条件的字母,count 就减 1,如果 count 等于了 0,就代表包含了所有字母。这样的话,可以把之前的 match(map) 优化到 O(1)。

 public String minWindow(String s, String t) {
     int[] map = new int[128];
     // 遍历字符串 t,初始化每个字母的次数
     for (int i = 0; i < t.length(); i++) {
         char char_i = t.charAt(i);
         map[char_i]++;
     }
     int left = 0; // 左指针
     int right = 0; // 右指针
     int ans_left = 0; // 保存最小窗口的左边界
     int ans_right = -1; // 保存最小窗口的右边界
     int ans_len = Integer.MAX_VALUE; // 当前最小窗口的长度
     int count = t.length();
     // 遍历字符串 s
     while (right < s.length()) {
         char char_right = s.charAt(right);
 ​
         // 当前的字母次数减一
         map[char_right]--;
 ​
         //代表当前符合了一个字母
         if (map[char_right] >= 0) {
             count--;
         }
         // 开始移动左指针,减小窗口
         while (count == 0) { // 如果当前窗口包含所有字母,就进入循环
             // 当前窗口大小
             int temp_len = right - left + 1;
             // 如果当前窗口更小,则更新相应变量
             if (temp_len < ans_len) {
                 ans_left = left;
                 ans_right = right;
                 ans_len = temp_len;
             }
             // 得到左指针的字母
             char key = s.charAt(left);
             // 因为要把当前字母移除,所有相应次数要加 1
             map[key]++;
             //此时的 map[key] 大于 0 了,表示缺少当前字母了,count++
             if (map[key] > 0) {
                 count++;
             }
             left++; // 左指针右移
         }
         // 右指针右移扩大窗口
         right++;
     }
     return s.substring(ans_left, ans_right + 1);
 }
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总结

开始自己的思路偏了,一直往递归,动态规划的思想走,导致没想出来。对滑动窗口的应用的少,这次加深了印象。