数据结构与算法之字典: LeetCode 76. 最小覆盖子串 (Ts, Py, Go版)-优快云博客

最小覆盖子串

https://leetcode.cn/problems/minimum-window-substring/description/

描述

给你一个字符串 s 、一个字符串 t 。返回 s 中涵盖 t 所有字符的最小子串。如果 s 中不存在涵盖 t 所有字符的子串，则返回空字符串 “” 。
注意：
- 对于 t 中重复字符，我们寻找的子字符串中该字符数量必须不少于 t 中该字符数量
- 如果 s 中存在这样的子串，我们保证它是唯一的答案

示例 1

输入：s = "ADOBECODEBANC", t = "ABC"
输出："BANC"
解释：最小覆盖子串 "BANC" 包含来自字符串 t 的 'A'、'B' 和 'C'。

示例 2

输入：s = "a", t = "a"
输出："a"
解释：整个字符串 s 是最小覆盖子串。

示例 3

输入: s = "a", t = "aa"
输出: ""
解释: t 中两个字符 'a' 均应包含在 s 的子串中，因此没有符合条件的子字符串，返回空字符串。

提示

m == s.length
n == t.length
1 <= m, n <= 105
s 和 t 由英文字母组成

进阶

你能设计一个在 o(m+n) 时间内解决此问题的算法吗？

Typescript 版算法实现

1 ）双指针滑动窗口遍历

function minWindow(s: string, t: string): string {
    let l = 0;
    let r = 0;
    // 维护一个字典，表示子串需要的字符(键)以及长度(值)
    const m = new Map();
    // 遍历模板字符串t 用字典存储
    for(let c of t) {
        // 这样遍历，可以包含模板字符串t中存在重复的字符
        m.set(c, m.has(c) ? m.get(c) + 1 : 1);
    }
    // 哨兵变量 mSize 用于存储字典中字符的长度
    let mSize = m.size;
    // 用于存储输出结果
    let res = '';
    while(r < s.length) {
        let c = s[r];
        // 如果字典中有该值，那么字典中就不需要了
        if (m.has(c)) {
            // 比如s中遇到了A, 在m中有A, 那么在m中A就不再需要了
            // 如果模板字符串t中含有多个A, 那么此处减少一个A
            m.set(c, m.get(c) - 1);
            // 字典中相关字符已经用完
            if(!m.get(c)) {
                mSize--;
            }
        }
        // 此处监听mSize是否全部用完
        while(!mSize) {
            const newRes = s.substring(l, r + 1);
            if(!res || newRes.length < res.length) {
                res = newRes;
            }
            // 拿到左指针
            let c2 = s[l];
            if(m.has(c2)) {
                m.set(c2, m.get(c2) + 1);
                if(m.get(c2) === 1) {
                    mSize ++;
                }
            }
            l++; // 左指针移动
        }
        r++; // 右指针移动
    }
    return res;
}

解题思路: 先找出所有的包含T的子串,找出长度最小那个子串，返回即可
用双指针维护一个滑动窗口，用于枚举所有子串
移动右指针，找到包含T的子串，移动左指针，尽量减少包含T的子串的长度
循环上述过程，找出包含T的最小子串
时间复杂度：O(m+n) = O(n)
- m是t的长度
- n是s的长度，两个while嵌套也是O(n), 就是移动两个指针
空间复杂度：O(m)
- m是t里不同字符的个数
这个题目难度级别为：困难

Python3 版算法实现

1 ) 方案1

class Solution:
    def minWindow(self, s: str, t: str) -> str:
        l = 0
        r = 0
        # 维护一个字典，表示子串需要的字符(键)以及长度(值)
        need = {}
        for c in t:
            need[c] = need.get(c, 0) + 1
        # 哨兵变量 mSize 用于存储字典中字符的长度
        m_size = len(need)
        # 用于存储输出结果
        res = ''
        
        while r < len(s):
            c = s[r]
            # 如果字典中有该值，那么字典中就不需要了
            if c in need:
                need[c] -= 1
                if need[c] == 0:
                    m_size -= 1
            
            # 此处监听mSize是否全部用完
            while m_size == 0:
                new_res = s[l:r + 1]
                if not res or len(new_res) < len(res):
                    res = new_res
                
                c2 = s[l]
                if c2 in need:
                    need[c2] += 1
                    if need[c2] == 1:
                        m_size += 1
                l += 1  # 左指针移动
            
            r += 1  # 右指针移动
        
        return res

Golang 版算法实现

1 ) 方案1

func minWindow(s string, t string) string {
	l := 0
	r := 0
	// 维护一个字典，表示子串需要的字符(键)以及长度(值)
	need := make(map[byte]int)
	for i := 0; i < len(t); i++ {
		need[t[i]]++
	}
	// 哨兵变量 mSize 用于存储字典中字符的长度
	mSize := len(need)
	// 用于存储输出结果
	res := ""

	for r < len(s) {
		c := s[r]
		// 如果字典中有该值，那么字典中就不需要了
		if count, ok := need[c]; ok {
			need[c] = count - 1
			if need[c] == 0 {
				mSize--
			}
		}
		// 此处监听mSize是否全部用完
		for mSize == 0 {
			newRes := s[l : r+1]
			if res == "" || len(newRes) < len(res) {
				res = newRes
			}
			c2 := s[l]
			if count, ok := need[c2]; ok {
				need[c2] = count + 1
				if need[c2] == 1 {
					mSize++
				}
			}
			l++ // 左指针移动
		}
		r++ // 右指针移动
	}
	return res
}