41 最小替换子串长度:题目解析、代码详解

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题目解析: 这个问题要求我们找到一个最小的子串长度,使得在这个子串中,字符A、S、D、F的出现次数相等。由于字符串的长度总是4的倍数,这意味着每个字符在字符串中出现的次数也应该是相同的。因此,我们需要找到包含所有这四个字符各一次的最小子串。

代码详解: 这段代码实现了一个函数 solution,用于解决一个特定的字符串问题。具体来说,它试图通过删除最少数量的字符来使字符串中的四种字符('A', 'S', 'D', 'F')的数量相等。以下是对代码的详细解释:

函数定义和初始化

        
def solution(input):
    n = len(input)
    target = n // 4
    freq = {'A': 0, 'S': 0, 'D': 0, 'F': 0}
    
  • n 是输入字符串的长度。
  • target 是每种字符应该达到的目标数量,即 n // 4
  • freq 是一个字典,用于记录每种字符在输入字符串中出现的次数。

计算初始频率

        
    for c in input:
        freq[c] += 1

  • 遍历输入字符串,统计每种字符的出现次数。

检查是否已经平衡

        
    if all(f == target for f in freq.values()):
        return 0
    
  • 如果所有字符的频率都已经等于目标值,则返回 0,表示不需要删除任何字符。

尝试不同长度的子串

        
    for length in range(1, n + 1):
        for start in range(n - length + 1):
            temp = freq.copy()
            for i in range(start, start + length):
                temp[input[i]] -= 1
    
  • 外层循环遍历可能的子串长度,从 1 到 n
  • 内层循环遍历每个可能的起始位置。
  • 使用 temp 复制当前频率字典,并减去子串中每个字符的频率。

检查子串是否平衡

        
            max_count = max(temp.values())
            min_count = min(temp.values())
            
            if max_count - min_count <= length:
                needed = sum(max(0, target - count) for count in temp.values())
                if needed <= length:
                    return length
    
  • 计算子串中最大和最小字符频率。
  • 如果最大频率与最小频率之差小于或等于子串长度,则检查是否需要的字符数是否小于或等于子串长度。如果是,则返回该子串长度。

返回结果

        
    return n


    
  • 如果找不到满足条件的子串,则返回整个字符串的长度 n

2. 使用示例

        
if __name__ == "__main__":
    print(solution("ADDF") == 1)  # True, 因为删除一个字符可以使所有字符数量相等
    print(solution("ASAFASAFADDD") == 3)  # True, 因为删除三个字符可以使所有字符数量相等
    

3. 注意事项

  1. 输入限制:假设输入字符串只包含 'A', 'S', 'D', 'F' 这四种字符。如果输入包含其他字符,代码可能会抛出 KeyError。
  2. 性能:对于较长的字符串,算法的时间复杂度较高,因为它需要检查所有可能的子串。可以考虑优化以减少不必要的计算。
  3. 边界条件:确保输入字符串不为空,并且长度至少为 4,否则无法进行平衡操作。