问题描述
小F得到了一个特殊的字符串，这个字符串只包含字符A、S、D、F，其长度总是4的倍数。他的任务是通过尽可能少的替换，使得A、S、D、F这四个字符在字符串中出现的频次相等。求出实现这一条件的最小子串长度。
测试样例
样例1：
输入：
input = "ADDF"
输出：1
样例2：
输入：
input = "ASAFASAFADDD"
输出：3
样例3：
输入：
input = "ASDF"
输出：0
易错点
在刚看到这个问题的时候，我错误的认为是要计算最少需要替换多少个字符，才能使得字符串中各字符的出现频次相同，形成“平衡字符串”。由于字符串长度为4的倍数，为达到目标每个字符的频次需要为，其中n为字符串长度，partial为期望得到的平衡字符频次。于是按照我的错误理解，我们只需要关注超过partial频次的字符，计算它们分别超出partial的数量并求和便可得出答案。但是按照题意，本题是要我们求出构建“平衡字符串”所需要替换的最小子串长度。需要通过替换子串使得各字符的出现次数均等，而不是直接修改单个字符。
问题分析
在上一部分中，我们提到在该题目中，需要对子串进行替换从而使得各字符分布平衡。因此，我们可以将字符串划分为两个区域，一个是需要替换的子串，另一个是不需要替换的部分。为了实现字符频次平衡的目的，在字符串不需要替换的部分中，各字符的频次一定小于等于partial。你可能会问，为什么必须要满足这一条件呢？这是因为，如果在不需要替换的部分各字符频次小于等于平衡频次，那么我们就可以通过调整需要替换子串中的字符，使得整个字符串的字符出现次数均等。如果在不需要替换的部分中，某些字符的频次已经超过partial了，那么无论我们怎么调整需要替换子串中的字符，都无法使得字符串中的字符频次相等。于是，我们很自然会想到枚举所有满足这一条件的子串，然后通过比较得出这些子串的最小长度。
代码实现
由于在该问题中，需要替换的子串为字符串中连续的区域，我们通过维护一个滑动窗口即可查找所有满足条件的子串。窗口左边界定义为left，而窗口右边界定义为right。当不需要替换区域中的字符频次小于或等于partial时，我们就缩短窗口，尝试寻找最短子串。而当不需要替换区域的字符频次大于partial时，我们就扩大窗口，尝试减少某些字符在不需要替换区域中的数量以达到条件。
于是在代码中，一开始将left和right都设为0，如果初始字符串就满足“平衡字符串”的条件，函数就返回0，不需要对进行字串替换。如果不满足条件，则将right指针向前移动，直到满足平衡条件。当满足条件时，就对窗口进行缩短，将left指针向前移动，同时记录当前的最短子串长度。具体代码实现如下：
def solution(input_str):
from collections import Counter
n = len(input_str)
target_freq = n // 4
char_count = Counter(input_str)
min_length = n # 最小子串长度，初始为字符串长度
# 如果已经平衡，直接返回0
if all(char_count[char] <= target_freq for char in "ASDF"):
return 0
# 滑动窗口
left = 0
for right, c in enumerate(input_str):
char_count[c] -= 1
# 当窗口外的字符频次满足要求时，尝试更新最小窗口长度
while all(char_count[char] <= target_freq for char in "ASDF"):
min_length = min(min_length, right - left + 1)
char_count[input_str[left]] += 1
left += 1
return min_length
总结
在该题目中，我们将字符串分割为了两部分，一是需要替换的子串，二是不需要替换的部分，在后者中各字符的频次需要小于或等于partial。然后，我们选择了使用滑动窗口（或叫做双指针）寻找了所有满足条件的需要修改的子串，并比较它们的长度以得到最短子串长度。
