【Hot100-Java中等】：字母异位词分组

在 LeetCode 的字符串题目中，"字母异位词" (Anagrams) 是一个非常高频的概念。这道第 49 题不仅考察了哈希表（HashMap）的应用，更是一个理解 Java 对象机制的绝佳案例。

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1. 解决方案一：排序数组分类 (Sorting)

这是最符合直觉的解法。既然"异位词"的字母成分一样，那只要把它们按照字母顺序重新排列，长得就一模一样了。

核心逻辑

1. 遍历每个字符串。

2. 将其转化为字符数组并排序 （如 "tea" -> "aet"）。

3. 以排序后的字符串作为 Key，原始字符串作为 Value 加入 Map。

代码实现

Java

class Solution {
    public List<List<String>> groupAnagrams(String[] strs) {
        Map<String, List<String>> map = new HashMap<>();
        for (String str : strs) {
            char[] array = str.toCharArray();
            Arrays.sort(array); // 关键步骤：排序
            String key = new String(array); // 关键步骤：使用内容构造 Key
            
            List<String> list = map.getOrDefault(key, new ArrayList<String>());
            list.add(str);
            map.put(key, list);
        }
        return new ArrayList<>(map.values());
    }
}

复杂度分析

• 时间复杂度 ：。

  • 是字符串的数量。

  • 是字符串的最大长度。

  • 排序每个字符串需要 O(K \\log K) 的时间。

• 空间复杂度 ：。我们需要存储所有字符串的内容。

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2. 解决方案二：计数法 (Counting)

如果字符串特别长（ 很大），排序的 可能会成为瓶颈。我们可以利用题目条件："仅包含小写字母"。

核心逻辑

不排序，而是给字符串做"成分体检"。

1. 用一个长度为 26 的数组 int[26] 统计每个字母出现的次数。

2. 将这个统计结果转换成一个唯一的 Key。

   • 例如 "eat" 的统计结果是：a=1, e=1, t=1，其他为0。

   • 我们可以构造一个 Key 字符串，如 "a1e1t1..." 或者简单的利用 StringBuilder 拼接非零字符和次数。

3. 放入 HashMap。

代码实现

Java

class Solution {
    public List<List<String>> groupAnagrams(String[] strs) {
        Map<String, List<String>> map = new HashMap<>();
        for (String str : strs) {
            // 1. 统计频次
            int[] counts = new int[26];
            int length = str.length();
            for (int i = 0; i < length; i++) {
                counts[str.charAt(i) - 'a']++;
            }
            
            // 2. 构造唯一 Key
            // 技巧：将字母和次数拼起来，例如 "a1e1t1"
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for (int i = 0; i < 26; i++) {
                if (counts[i] != 0) {
                    sb.append((char) ('a' + i));
                    sb.append(counts[i]);
                }
            }
            String key = sb.toString();
            
            // 3. 存入 Map
            List<String> list = map.getOrDefault(key, new ArrayList<String>());
            list.add(str);
            map.put(key, list);
        }
        return new ArrayList<>(map.values());
    }
}

复杂度分析

• 时间复杂度 ：。

  • 我们在 的时间内统计频次。

  • 在 （即 26）的时间内生成 Key。

  • 因为没有了排序，当 很大时，这种方法比排序法更快。

• 空间复杂度 ：。

3. 深度思考：为什么两种方法一种采用new String()初始化，另一种采用toString()？

1. 数组 (char[]) 的 toString()：它是"懒惰"的

在 Java 中，数组 （无论是 int[], char[] 还是 String[]）虽然是对象，但它们没有 重写（Override）Object 类的默认 toString() 方法。

默认行为（Object.toString）是：

返回 类名 + @ + 内存地址哈希值

这就是为什么你之前会得到 [C@15db9742 这种乱码。它告诉你"我是一个字符数组，我住在内存的这个地址"，但它不会告诉你数组里存了什么内容。

• 比喻 ：你指着一个装满苹果的箱子问："你是什么？"箱子回答："我是编号 888 的箱子。"（它不告诉你里面有苹果）。

2. StringBuffer / StringBuilder 的 toString()：它是"勤奋"的

在方法二中，代码是这样的：

Java

StringBuffer sb = new StringBuffer();
// ... 循环 append 字符和数字 ...
String key = sb.toString(); // 这里调用的是 StringBuffer 的 toString

StringBuffer（以及 StringBuilder）是专门用来处理字符串的类。它们的源代码里重写 了 toString() 方法。

它们的行为是：

把缓冲区里存储的所有字符，拼接成一个真正的 String 对象并返回。

• 比喻 ：你指着一张写满字的纸问："你是什么？"纸回答："我上面写着'a1b2c3'。"（它直接告诉你内容）。

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3. 直观对比

我们可以写一段测试代码来看看区别：

Java

char[] arr = {'a', 'b', 'c'};
StringBuffer sb = new StringBuffer();
sb.append('a').append('b').append('c');

// 情况 1：数组调用
System.out.println(arr.toString()); 
// 输出：[C@6bc7c054 (乱码/地址) -> ❌ 即使内容一样，不同数组地址不同，导致 HashMap 认为是不同 Key

// 情况 2：StringBuffer 调用
System.out.println(sb.toString());  
// 输出：abc (内容) -> ✅ 只要内容一样，生成的 String 就一样，HashMap 认为是同一个 Key

4. 方法二的巧妙之处

方法二（计数法）之所以能成功，是因为它手动把数组里的统计信息，转化成了一个唯一的字符串。

• 对于 "eat"：

  1. 统计数组：a=1, e=1, t=1

  2. sb.append 拼接过程："a1", "e1", "t1"

  3. sb.toString() 结果："a1e1t1"

• 对于 "tea"：

  1. 统计数组：a=1, e=1, t=1

  2. sb.append 拼接过程："a1", "e1", "t1" （顺序是按 a-z 遍历的，所以拼接顺序固定）

  3. sb.toString() 结果："a1e1t1"

因为最后生成的都是字符串对象 "a1e1t1"，而 Java 的 String 类比较的是内容（Value），所以 HashMap 判定它们相等。

总结

对象类型	调用 toString() 的结果	能否作为 HashMap 的 Key 用于分组？
数组 (char[])	内存地址 (如 [C@xx)	❌ 不能 (内容相同但地址不同)
StringBuffer	实际文本内容 (如 "abc")	✅ 能 (内容相同即为相等)
String	实际文本内容	✅ 能

所以，方法一要想修复，必须显式地把 char[] 转为 String（使用 new String(arr)），而不能依赖数组自带的 toString()。