题目
给定两个字符串
s
和p
,找到s
中所有p
的 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。
方案一:
算法设计与分析
在字符串s
中找到给定字符串p
的所有字母异位词的Java解决方案。findAnagrams
方法遍历s
中每个长度为p
的可能子字符串,并使用isTrue
方法检查它是否是p
的字母异位词。isTrue
方法对两个字符串的字符数组进行排序,然后进行比较。
算法实现
java
class Solution {
public List<Integer> findAnagrams(String s, String p) {
String str;
List<Integer> list=new ArrayList();
for(int i=0;i<s.length();i++){
if(i>s.length()-p.length()){
break;
}
str=s.substring(i,i+p.length());
if(isTrue(str,p)){
list.add(i);
}
}
return list;
}
public Boolean isTrue(String p,String q){
char[] parr= p.toCharArray();
char[] qarr= q.toCharArray();
Arrays.sort(parr);
Arrays.sort(qarr);
String ps=new String(parr);
String qs=new String(qarr);
return ps.equals(qs)?true:false;
}
}
运行结果:
超时。。。
调优
思想(优化后的算法)
采用的是滑动窗口(Sliding Window)算法,这是一种常见的解决子字符串或子数组问题的技术。滑动窗口算法通过维护一个可变大小的窗口在序列上滑动,并在每个位置上执行必要的操作,从而达到解决问题的目的。
在这个具体的问题中,滑动窗口的目标是找到字符串
s
中所有是字符串p
的字母异位词的子串的起始索引。这里的关键思想是使用两个数组pCount
和windowCount
来分别统计字符串p
和当前滑动窗口中子字符串的字符频率。滑动窗口算法通常具有较好的时间复杂度,因为在每一步中,只需要对窗口中新增或移除的元素进行常量时间的操作。在这个特定问题中,使用滑动窗口避免了对整个字符串进行排序,从而将时间复杂度降低到线性级别。
算法调优
字符频率统计:
- 使用两个整数数组
pCount
和windowCount
,分别用于统计字符串p
和滑动窗口中当前子字符串的字符频率。这两个数组的索引对应字母表中的字母,而数组中的值表示相应字母的出现次数。初始化
pCount
:
- 在第一个循环中,对字符串
p
进行遍历,并更新pCount
数组中相应字母的频率。滑动窗口:
- 在第二个循环中,遍历字符串
s
。对于每个字符,将其在windowCount
中的频率递增。- 如果窗口的大小超过了
p
的长度,就需要将窗口最左侧字符在windowCount
中的频率递减,以保持窗口大小不变。- 这样,我们通过一个固定大小的窗口在字符串
s
上滑动,每次只更新一个字符的频率,而不是重新计算整个子字符串的频率。比较频率:
- 在每一步,通过比较
pCount
和windowCount
数组是否相等来检查当前子字符串是否为p
的字母异位词。- 如果相等,表示找到了一个字母异位词的起始索引。
通过这种方式,避免了对字符串进行排序,而是通过数组直接比较字符频率,大大提高了算法的效率。这种滑动窗口的方法在处理子字符串问题时通常非常有效,因为它在遍历过程中只对每个字符进行一次操作。
思路图
删去c 加入e如下变换
其他类推...
代码实现
java
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
class Solution {
public List<Integer> findAnagrams(String s, String p) {
List<Integer> result = new ArrayList<>();
int[] pCount = new int[26];
int[] windowCount = new int[26];
for (char ch : p.toCharArray()) {
pCount[ch - 'a']++;
}
for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
windowCount[s.charAt(i) - 'a']++;
if (i >= p.length()) {
windowCount[s.charAt(i - p.length()) - 'a']--;
}
if (Arrays.equals(pCount, windowCount)) {
result.add(i - p.length() + 1);
}
}
return result;
}
}