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LeetCode 76. 最小覆盖子串
1. 题目描述
给定一个字符串 s 和一个字符串 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：
- 输入：
s = "ADOBECODEBANC",t = "ABC" - 输出：
"BANC" - 解释：最小子串 "BANC" 包含 'A'、'B' 和 'C'。
2. 问题分析
这是一个典型的子串覆盖问题 ，需要从字符串 s 中找到最短的连续子串，使得该子串包含字符串 t 的所有字符（包括重复字符）。问题本质是优化搜索过程，避免枚举所有子串。
前端视角：在前端开发中，类似场景包括用户输入过滤（如搜索框自动完成）、文本高亮匹配或动态内容渲染，其中需要高效处理字符串以提供实时响应。
3. 解题思路
3.1 暴力法（Brute Force）
枚举 s 的所有子串，检查每个子串是否覆盖 t，并记录最小长度。这种方法简单但效率低下，不适用于长字符串。
复杂度：
- 时间复杂度：O(n^3)，其中 n 是
s的长度（枚举子串 O(n^2)，检查覆盖 O(n)）。 - 空间复杂度：O(m)，用于存储
t的字符计数，m 是t中字符集大小。
3.2 滑动窗口法（Sliding Window，最优解）
使用两个指针 left 和 right 在 s 上定义窗口，通过移动指针动态调整窗口大小。用哈希表记录字符需求，确保窗口覆盖 t 的所有字符。
步骤：
- 初始化哈希表
need，记录t中每个字符所需数量。 - 使用
left = 0、right = 0滑动窗口，valid计数满足需求的字符种类数。 - 扩展
right指针，增加窗口，直到窗口覆盖t。 - 收缩
left指针，缩小窗口，同时更新最小子串。 - 重复直到
right到达s末尾。
复杂度：
- 时间复杂度：O(n)，其中 n 是
s的长度，每个字符最多被访问两次。 - 空间复杂度：O(m)，用于哈希表存储，m 是字符集大小（如 ASCII 为 128）。
最优解：滑动窗口法是最优解，因为它在线性时间内解决问题。
4. 各思路代码实现
4.1 暴力法实现（JavaScript）
javascript
function minWindowBruteForce(s, t) {
if (s.length < t.length) return "";
const need = new Map();
for (let char of t) {
need.set(char, (need.get(char) || 0) + 1);
}
let minLen = Infinity, minStr = "";
for (let i = 0; i < s.length; i++) {
for (let j = i + t.length; j <= s.length; j++) {
const substr = s.substring(i, j);
if (isCover(substr, new Map(need))) {
if (substr.length < minLen) {
minLen = substr.length;
minStr = substr;
}
break; // 找到覆盖就跳出内层循环，因为继续扩展只会更长
}
}
}
return minStr;
}
function isCover(substr, need) {
for (let char of substr) {
if (need.has(char)) {
need.set(char, need.get(char) - 1);
if (need.get(char) === 0) need.delete(char);
}
}
return need.size === 0;
}
// 测试
console.log(minWindowBruteForce("ADOBECODEBANC", "ABC")); // 输出 "BANC"4.2 滑动窗口法实现（JavaScript，最优解）
javascript
function minWindow(s, t) {
if (s.length < t.length) return "";
const need = new Map();
const window = new Map();
for (let char of t) {
need.set(char, (need.get(char) || 0) + 1);
}
let left = 0, right = 0;
let valid = 0; // 满足需求的字符种类数
let start = 0, minLen = Infinity;
while (right < s.length) {
const char = s[right];
right++;
// 更新窗口数据
if (need.has(char)) {
window.set(char, (window.get(char) || 0) + 1);
if (window.get(char) === need.get(char)) {
valid++;
}
}
// 当窗口覆盖 t 时，收缩左侧
while (valid === need.size) {
// 更新最小子串
if (right - left < minLen) {
minLen = right - left;
start = left;
}
const leftChar = s[left];
left++;
if (need.has(leftChar)) {
if (window.get(leftChar) === need.get(leftChar)) {
valid--;
}
window.set(leftChar, window.get(leftChar) - 1);
}
}
}
return minLen === Infinity ? "" : s.substring(start, start + minLen);
}
// 测试
console.log(minWindow("ADOBECODEBANC", "ABC")); // 输出 "BANC"
console.log(minWindow("a", "aa")); // 输出 ""5. 各实现思路的复杂度、优缺点对比表格
| 思路 | 时间复杂度 | 空间复杂度 | 优点 | 缺点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|---|
| 暴力法 | O(n^3) | O(m) | 实现简单，易于理解 | 效率极低，不适用于长字符串 | 小规模数据或教学示例 |
| 滑动窗口法 | O(n) | O(m) | 高效，线性时间解决 | 实现稍复杂，需维护状态 | 实际应用，如前端实时处理 |
6. 总结
LeetCode 76. 最小覆盖子串问题展示了滑动窗口算法的强大之处，它将复杂问题优化到线性时间。对于前端开发者，掌握此类算法不仅提升面试竞争力，更能应用于实际场景：
- 实际应用场景 ：
- 搜索框自动完成：快速匹配用户输入的子串，提供实时建议。
- 文本编辑器高亮：在长文档中高效查找并高亮关键词。
- 数据过滤：在前端处理大型列表或字符串数据时，动态过滤覆盖特定模式的内容。
- 性能优化：减少不必要的DOM操作或计算，确保用户界面流畅响应。