学习方法与心得：滑动窗口学习之旅
在解决豆包 MarsCode AI 刷题题库中的“最长连续子串的最大长度”问题时，我遇到了很大的困难。因为我自认为可以解决该问题的代码频频超时，在自己的ide可以跑通。我尝试过剪枝以缩短遍历范围，但o(2^n)的复杂度果然还是没办法作为本题的解答，在咨询过豆包以后，我学习到了一个新的算法思想——— “滑动窗口”
一、题目解析
/**
* 小R有一个由小写字母组成的字符串 str1，长度为 n。
* 字符串中有些位置的字符可以通过修复操作来修改为 a-z 中的任意一个字母，
* 这个修复操作最多可以进行 m 次。现在，小R想知道，经过最多 m 次修复操作后，
* 字符串中由相同字符组成的最长连续子串的最大长度是多少。
* 注意，str2表示哪些下标可以修改，如果为1那么就可以修改，如果为0那么就不行。
*/
解析思路：
- 我的思路：对于一个字符串str1存在a-z26个不同的字符，其中只有在str2所标注的位置上可以进行更改。那么先使用一个数组，将str2中提示的可以更改的字符数量记录下来，其长度为x，可以用x位向量表示可以被更改的位置，这个向量组中的所有向量有m位可以为1，这样就可以构成解空间。将解空间映射到str2所提示的str1可以更改数据的位置，并将解空间上每个1的位置都分别改成a~z,再逐个检测当前str1最长子串具体是多少。其时间复杂度达到了o(2^n)
- 豆包的思路：对于一个字符串，部分字符可以通过修复变为任意字符，修复次数有上限，问经过最多修复后，能得到的由相同字符组成的最长连续子串的最大长度。遍历所有可能的目标字符（如 'a' 到 'z'），对于每个目标字符，计算将字符串修复为该字符时的最大连续子串长度。问题的核心在于如何高效计算这个长度，滑动窗口提供了一种简单有效的方式，通过动态调整窗口边界实现了高效的解法，其时间复杂度仅有o(n)。
二、知识总结
滑动窗口是一种处理数组或字符串问题的高效算法，适用于解决具有连续性质的子序列问题。其基本思路是：
- 使用两个指针（通常称为左指针和右指针）构成一个动态的窗口；
- 调整窗口的范围，满足条件后记录结果，不满足条件时缩小窗口。
豆包对活动窗口方法给出了以下的关键点：
- 窗口动态调整：右指针始终向右扩展，而左指针根据条件（如修复次数超限）动态收缩窗口；
- 状态维护：滑动窗口中的变量（如修复次数）需要通过合理的逻辑更新以维持正确的状态；
- 时间复杂度优化：通过滑动窗口，仅需线性时间就能完成子问题的求解。
三、学习计划
- 分析错题：重点分析错题，记录错误原因，并尝试手写多种解法（如暴力法（一开始我所使用的方法）与滑动窗口法对比）。
- 总结规律：在练习后整理常用的滑动窗口题型模板，总结不同问题的滑动窗口调整策略。
四、工具运用
豆包 MarsCode AI 的刷题功能与其他资源的结合帮助我事半功倍：
- 结合图解和代码演示：MarsCode 提供的解题图解和代码详解让我直观理解算法的操作过程。
- 结合在线资料：当遇到模糊的概念时，我会结合教材或视频网站进行补充学习，例如观看滑动窗口相关视频，进一步巩固知识点。
- 即时反馈：MarsCode 提供了交互式测试功能，能够实时验证代码的正确性，并根据反馈调整思路。
附：豆包给出的代码
package JuejinAiCodes;
import java.util.ArrayList;
public class LongestSubString {
/**
* 小R有一个由小写字母组成的字符串 str1，长度为 n。
* 字符串中有些位置的字符可以通过修复操作来修改为 a-z 中的任意一个字母，
* 这个修复操作最多可以进行 m 次。现在，小R想知道，经过最多 m 次修复操作后，
* 字符串中由相同字符组成的最长连续子串的最大长度是多少。
* 注意，str2表示哪些下标可以修改，如果为1那么就可以修改，如果为0那么就不行。
*/
public static int solution(int n, int m, String str1, String str2) {
int maxLen = 0;
// 遍历所有可能的目标字符 'a' 到 'z'
for (char target = 'a'; target <= 'z'; target++) {
maxLen = Math.max(maxLen, findMaxLength(n, m, str1, str2, target));
}
return maxLen;
}
/**
* 寻找将字符串修复为目标字符 target 时的最长连续子串长度
*/
public static int findMaxLength(int n, int m, String str1, String str2, char target) {
int left = 0, right = 0; // 滑动窗口的左右边界
int changes = 0; // 当前窗口内已经修复的字符数量
int maxLen = 0;
while (right < n) {
// 如果当前字符不是目标字符，且可以修复
if (str1.charAt(right) != target) {
if (str2.charAt(right) == '1') {
changes++;
} else {
// 当前字符无法修复且不等于目标字符，窗口需要右移
left = right + 1;
changes = 0;
}
}
// 如果修复操作超出了限制，则缩小窗口
while (changes > m) {
if (str1.charAt(left) != target && str2.charAt(left) == '1') {
changes--;
}
left++;
}
// 计算当前窗口的长度
maxLen = Math.max(maxLen, right - left + 1);
right++;
}
return maxLen;
}
public static void main(String[] args) {
// Add your test cases here
System.out.println(solution(5, 2, "abcda", "01110") == 3);
System.out.println(solution(7, 2, "abbaccb", "1001001") == 4);
System.out.println(solution(3, 0, "aab", "101") == 2);
System.out.println(solution(5, 1, "aaaaa", "00000") == 5);
}
}
