438. 找到字符串中所有字母异位词

博客围绕 LeetCode 438 题,即找到字符串中所有字母异位词的起始索引展开。介绍解题思路,通过建立字符计数表和使用滑动窗口扫描字符串,比较窗口内字符与目标字符串字符是否匹配,时间复杂度为 O(N),最后给出详细代码。

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438. 找到字符串中所有字母异位词

题目

给定两个字符串 sp,找到 s 中所有 p异位词 的子串,返回这些子串的起始索引。不考虑答案输出的顺序。

异位词 指由相同字母重排列形成的字符串(包括相同的字符串)。

示例

示例 1:

输入: s = "cbaebabacd", p = "abc"
输出: [0,6]
解释:
起始索引等于 0 的子串是 "cba", 它是 "abc" 的异位词。
起始索引等于 6 的子串是 "bac", 它是 "abc" 的异位词。

示例 2:

输入: s = "abab", p = "ab"
输出: [0,1,2]
解释:
起始索引等于 0 的子串是 "ab", 它是 "ab" 的异位词。
起始索引等于 1 的子串是 "ba", 它是 "ab" 的异位词。
起始索引等于 2 的子串是 "ab", 它是 "ab" 的异位词。
  • 1 <= s.length, p.length <= 3 * 104
  • sp 仅包含小写字母

解题思路

题目要求找到字符串 s 中所有字符串 p 的异位词的起始索引。异位词是指包含相同字母但排列不同的字符串。

详细思路:

  1. 建立字符计数表: 首先,我们需要建立字符计数表,用于存储字符串 p 中每个字符的出现次数。这个计数表可以用一个数组或哈希表来表示,其中数组的索引表示字符的 ASCII 码值,值表示字符出现的次数。由于题目中说明了只包含小写字母,我们可以使用一个大小为 26 的整数数组来表示字符计数表,其中 count[0] 对应字母 'a' 的计数,count[1] 对应 'b',以此类推。
  2. 滑动窗口: 我们可以使用滑动窗口来扫描字符串 s。滑动窗口的大小应与字符串 p 的长度相同。在每次滑动窗口的过程中,我们会维护一个当前窗口的字符计数表,以及一个需要匹配的字符数。初始时,需要匹配的字符数等于 p 的长度。
  3. 遍历字符串 s 我们从字符串 s 的左侧开始遍历。在每一步中,我们会将当前窗口的右侧字符加入窗口,并更新窗口的字符计数表和需要匹配的字符数。
  4. 匹配字符: 在窗口大小达到 p 的长度后,我们检查当前窗口的字符计数表是否与 p 的字符计数表相同。如果相同,表示找到了一个异位词,记录当前窗口的起始索引。然后,将窗口的左侧字符移出窗口,并更新字符计数表和需要匹配的字符数。接着,继续滑动窗口,直到遍历完整个字符串 s
  5. 返回结果: 最终,返回所有找到的异位词的起始索引。

整个思路的关键在于使用字符计数表来比较窗口内的字符是否与 p 中的字符相匹配,以及如何高效地更新字符计数表和窗口。这个算法的时间复杂度是 O(N),其中 N 是字符串 s 的长度,因为我们只需遍历一次字符串 s

详细代码

class Solution {
    public List<Integer> findAnagrams(String s, String p) {
        // 创建一个用于存储结果的列表
        List<Integer> result = new ArrayList<>();
        
        // 检查输入是否为空或长度为0,如果是,则直接返回空结果列表
        if (s == null || s.length() == 0 || p == null || p.length() == 0) {
            return result;
        }

        // 初始化两个整数数组,用于记录字符的出现频率
        int[] targetCharCount = new int[26]; // 用于存储字符串 p 中字符的出现频率
        int[] windowCharCount = new int[26]; // 用于存储当前滑动窗口中字符的出现频率
        
        int pLength = p.length(); // 获取字符串 p 的长度
        int sLength = s.length(); // 获取字符串 s 的长度

        // 计算字符串 p 中每个字符的出现频率,并存储在 targetCharCount 数组中
        for (char c : p.toCharArray()) {
            targetCharCount[c - 'a']++;
        }

        int left = 0; // 滑动窗口的左边界
        int right = 0; // 滑动窗口的右边界

        // 主循环,遍历字符串 s 中的每个字符
        while (right < sLength) {
            char rightChar = s.charAt(right); // 获取当前右边界字符
            windowCharCount[rightChar - 'a']++; // 增加当前字符的出现频率

            // 当窗口中某个字符的出现频率超过了目标字符频率时,需要移动左边界 left
            while (windowCharCount[rightChar - 'a'] > targetCharCount[rightChar - 'a']) {
                char leftChar = s.charAt(left); // 获取当前左边界字符
                windowCharCount[leftChar - 'a']--; // 减少左边界字符的出现频率
                left++; // 移动左边界
            }

            // 如果当前窗口的长度等于字符串 p 的长度,说明找到了一个合法的字母异位词
            if (right - left + 1 == pLength) {
                result.add(left); // 将左边界 left 添加到结果列表中
            }

            right++; // 移动右边界,继续滑动窗口
        }

        return result; // 返回包含所有合法字母异位词起始位置的结果列表
    }
}
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