【码道初阶-Hot100】LeetCode 438 + 567 对照详解:一套滑动窗口模板,彻底讲透“固定长度窗口 + 计数数组 + count维护”

LeetCode 438 + 567 对照详解:一套滑动窗口模板,彻底讲透"固定长度窗口 + 计数数组 + count维护"

摘要

很多人把 LeetCode 438 和 567 当成两道题分开记,其实完全没必要。它们本质上是同一个固定长度滑动窗口模型,真正难点只在一个地方:count 如何维护,以及为什么出窗口必须"先判后减"。这篇文章就把这两题放在一起,一次讲透。
LeetCode 438. 找到字符串中所有字母异位词LeetCode 567. 字符串的排列 是两道极其相似的题。很多人会觉得它们是两道不同题,但实际上,它们的核心思路几乎一模一样:

  • 都是在大串里找一个长度固定的窗口
  • 都是在判断这个窗口是否和目标串字符频次一致
  • 都可以用"计数数组 + 滑动窗口 + count 维护有效字符数"来解决

两题真正的区别只有一个:

  • 438:要把所有合法窗口的起点都记录下来
  • 567 :只要发现一个合法窗口,就立刻返回 true

这篇文章就把这两题放在一起讲清楚,重点解决下面几个常见疑问:

  • 为什么这两题本质上是同一个模型
  • count 到底在统计什么
  • 为什么"进窗口先加后判,出窗口先判后减"
  • 为什么这个顺序一旦写反就会出 bug
  • 这两题代码到底该怎么统一记忆

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一、先看两道题分别在问什么

LeetCode 438:找到字符串中所有字母异位词

给定字符串 sp,要求找出 s 中所有是 p 的字母异位词的子串起始下标。

例如:

java 复制代码
s = "cbaebabacd"
p = "abc"

输出:

java 复制代码
[0, 6]

因为:

  • s[0..2] = "cba""abc" 的异位词
  • s[6..8] = "bac" 也是 "abc" 的异位词

LeetCode 567:字符串的排列

给定字符串 s1s2,判断 s2 中是否包含 s1 的某个排列。

例如:

java 复制代码
s1 = "ab"
s2 = "eidbaooo"

输出:

java 复制代码
true

因为 s2 中包含 "ba",它是 "ab" 的一个排列。


二、这两题本质上是同一题

把两道题抽象一下,会发现它们都在做同一件事:

在大字符串中,寻找长度等于目标串长度的窗口,判断该窗口的字符频次是否和目标串一致。

也就是说:

  • 目标串长度固定
  • 窗口长度固定
  • 窗口不断右移
  • 每次判断当前窗口是否"匹配目标串的字符需求"

所以它们实际上是同一个固定长度滑动窗口模型。


三、为什么一定是"固定长度滑动窗口"

这是两题最根本的共同点。

如果一个字符串是另一个字符串的字母异位词,那么它们一定满足:

1. 长度相同

例如:

java 复制代码
"abc" 和 "cba"

长度都为 3。

2. 字符种类与数量完全相同

只是顺序不同。

所以在大串中找异位词/排列时,根本不需要考虑任意长度窗口,而只需要考虑:

长度等于目标串长度的窗口

这就是为什么这两题都天然适合固定长度滑动窗口。


四、统一建模:两个计数数组

这两题都可以定义两个数组:

1. need

记录目标串中每个字符需要多少个。

2. window

记录当前窗口中每个字符出现多少个。

例如:

java 复制代码
p = "aab"

那么:

java 复制代码
need['a'] = 2
need['b'] = 1

当窗口中字符统计刚好和 need 一致时,说明当前窗口就是一个合法答案。


五、进一步优化:为什么要引入 count

最直接的做法是:

  • 每次窗口滑动后
  • 都比较一次 needwindow 是否完全相等

因为字符集只有 26 个小写字母,这样其实也能过。

但更常见、也更适合面试表达的方式是:

用一个 count 来维护当前窗口中"已经有效匹配上的字符总数"

这样每次就不用反复比较两个数组了。


六、count 到底在统计什么

这是这套模板最容易理解错的地方。

count 统计的不是:

  • 匹配了多少种字符

而是:

  • 匹配了多少个字符

举个例子。

例子 1

java 复制代码
p = "abc"

如果当前窗口是:

java 复制代码
"abx"

那么:

  • a 有效
  • b 有效
  • x 无效

所以:

java 复制代码
count = 2

例子 2

java 复制代码
p = "aab"

如果当前窗口是:

java 复制代码
"aab"

那么:

  • 两个 a 都有效
  • 一个 b 有效

所以:

java 复制代码
count = 3

注意这里不是 2,而是 3。

因为 count 统计的是有效字符总数,不是字符种类数。


七、进窗口时,为什么是"先加后判"

假设当前右指针加入了一个字符 c

正确写法是:

java 复制代码
window[c]++;
if (window[c] <= need[c]) {
    count++;
}

为什么?

因为判断的是:

这个字符加入窗口之后,它是否仍然处于需求范围内。

如果加入后没有超标,那说明这次加入的是一个有效字符,于是 count++

所以进窗口的正确顺序是:

先加桶,再判断要不要 count++

这可以记成一句话:

进窗口:先加后判


八、出窗口时,为什么是"先判后减"

假设当前左边要移出一个字符 c

正确写法是:

java 复制代码
if (window[c] <= need[c]) {
    count--;
}
window[c]--;

为什么?

因为判断的是:

这个字符离开窗口之前,它是否正在为 count 作贡献。

如果离开前它是有效字符,那么它离开后,count 就必须减 1。

但如果它离开前其实是"多余字符",那它本来就没在贡献 count,自然不能减。

所以出窗口的正确顺序是:

先判断要不要 count--,再减桶

这可以记成一句话:

出窗口:先判后减


九、最容易翻车的地方:为什么顺序写反会错

这个 bug 非常经典。

假设错误写法是:

java 复制代码
window[c]--;
if (window[c] <= need[c]) {
    count--;
}

问题在于:

  • 某个字符原本可能是"多余的"
  • 它移出后,桶值刚好回到合法区间
  • 于是程序误以为"移出去的是有效字符"
  • 错误地执行了 count--

但实际上:

从"超标"减到"刚好合法",说明移出去的是多余字符,它本来就没有给 count 作贡献。

所以这种写法会把 count 维护错。


十、用一个经典反例说明 bug:s = "aaab", p = "ab"

目标需求:

java 复制代码
a:1
b:1

窗口长度:

java 复制代码
m = 2

正确答案是:

java 复制代码
[2]

因为 "ab" 是合法异位词窗口。


错误逻辑会怎么出问题

当窗口从 "aab" 收缩为 "ab" 时,移出去的是一个"多余的 a"。

这个 a 本来就不该影响 count

但如果写成:

java 复制代码
window[a]--;
if (window[a] <= need[a]) {
    count--;
}

那么:

  • 原本 window[a] = 2
  • 移出后变成 1
  • 1 <= 1 成立
  • 程序就错误执行了 count--

结果合法窗口 "ab" 被错判掉。


十一、所以这类题的万能口诀就是

对于这种"固定长度窗口 + count维护有效字符数"的题,务必记住:

进窗口

java 复制代码
先加后判

出窗口

java 复制代码
先判后减

也就是:

java 复制代码
进:window++,再判断 count++
出:先判断 count--,再 window--

这句口诀对于 438567 都通用。


十二、LeetCode 438 标准代码(详细注释版)

java 复制代码
import java.util.*;

class Solution {
    public List<Integer> findAnagrams(String s, String p) {
        List<Integer> res = new ArrayList<>();

        int m = p.length();

        // need 记录目标串 p 的字符需求
        int[] need = new int[26];
        for (char c : p.toCharArray()) {
            need[c - 'a']++;
        }

        // window 记录当前滑动窗口中的字符统计
        int[] window = new int[26];

        int left = 0;
        int count = 0;

        // right 作为窗口右边界不断扩张
        for (int right = 0; right < s.length(); right++) {
            int idxR = s.charAt(right) - 'a';

            // 进窗口:先加桶
            window[idxR]++;

            // 如果加入后该字符仍在需求范围内,说明它是有效字符
            if (window[idxR] <= need[idxR]) {
                count++;
            }

            // 保证窗口长度不超过 m
            if (right - left + 1 > m) {
                int idxL = s.charAt(left) - 'a';

                // 出窗口:先判断这个字符离开前是否有效
                if (window[idxL] <= need[idxL]) {
                    count--;
                }

                // 再真正移出窗口
                window[idxL]--;
                left++;
            }

            // 如果有效字符总数刚好等于 m
            // 说明当前长度为 m 的窗口完全匹配 p
            if (count == m) {
                res.add(left);
            }
        }

        return res;
    }
}

十三、LeetCode 567 标准代码(详细注释版)

这题和 438 唯一的区别就是:

  • 438:把所有合法窗口的起点收集起来
  • 567:只要找到一个合法窗口,立刻返回 true
java 复制代码
class Solution {
    public boolean checkInclusion(String s1, String s2) {
        int m = s1.length();

        // 如果目标串比原串还长,不可能存在排列
        if (m > s2.length()) return false;

        int[] need = new int[26];
        for (char c : s1.toCharArray()) {
            need[c - 'a']++;
        }

        int[] window = new int[26];
        int left = 0;
        int count = 0;

        for (int right = 0; right < s2.length(); right++) {
            int idxR = s2.charAt(right) - 'a';

            // 进窗口:先加后判
            window[idxR]++;
            if (window[idxR] <= need[idxR]) {
                count++;
            }

            // 保证窗口长度不超过 m
            if (right - left + 1 > m) {
                int idxL = s2.charAt(left) - 'a';

                // 出窗口:先判后减
                if (window[idxL] <= need[idxL]) {
                    count--;
                }
                window[idxL]--;
                left++;
            }

            // 只要发现一个合法窗口,就返回 true
            if (count == m) {
                return true;
            }
        }

        return false;
    }
}

十四、把 438 和 567 放在一起看,差别到底只有哪一点

其实模板完全一样,唯一差别就在最后一步。

438

找到合法窗口后:

java 复制代码
res.add(left);

因为要记录所有答案。


567

找到合法窗口后:

java 复制代码
return true;

因为只要存在一个就行。


所以这两题的本质区别就是

  • 438:求所有
  • 567:求是否存在

这也是为什么很多刷题经验里会把这两题当作"同模板题"。


十五、这两题能不能直接比较两个数组而不用 count

可以。

例如每次窗口长度等于 m 时,直接比较:

java 复制代码
Arrays.equals(need, window)

也能做出来,而且因为数组长度固定为 26,时间也不算大。

不过如果是从"模板"和"面试表达"的角度来看,count 写法更值得掌握,因为它更有迁移性,后面很多滑动窗口题都能复用这套思维。


十六、统一模板版写法

如果只想记一个最核心的模板,可以记成下面这样。

java 复制代码
int[] need = new int[26];
int[] window = new int[26];
int left = 0, count = 0;

for (int right = 0; right < s.length(); right++) {
    int idxR = s.charAt(right) - 'a';

    // 进窗口:先加后判
    window[idxR]++;
    if (window[idxR] <= need[idxR]) {
        count++;
    }

    // 超长就收缩
    if (right - left + 1 > targetLen) {
        int idxL = s.charAt(left) - 'a';

        // 出窗口:先判后减
        if (window[idxL] <= need[idxL]) {
            count--;
        }
        window[idxL]--;
        left++;
    }

    // 判断当前窗口是否满足条件
    if (count == targetLen) {
        // 438:记录答案
        // 567:直接返回 true
    }
}

这就是这两题共同的核心模板。


十七、复杂度分析

两题复杂度完全一样。

时间复杂度

  • 右指针从左到右扫描一遍
  • 左指针也只会单调右移

所以总时间复杂度是:

java 复制代码
O(n)

其中 n 是大串长度。

空间复杂度

只用了若干长度为 26 的数组:

java 复制代码
O(1)

因为字符集固定。


十八、面试高频追问总结

1. 为什么这两题可以用同一套模板

因为它们本质都是"固定长度窗口中,判断字符频次是否匹配目标串"。

2. count 到底统计什么

统计的是"窗口中有效匹配的字符总数",不是字符种类数。

3. 为什么 438 和 567 代码几乎一样

因为它们的判断条件和窗口维护方式完全一致,只是最终返回结果不同。

4. 为什么出窗口必须先判后减

因为要判断的是字符离开窗口之前是否有效,而不是离开之后是否落回合法区间。

5. 怎么快速记住这类题

记住这句就够了:

进窗口先加后判,出窗口先判后减。


十九、学习路线总结

真正掌握这两题,建议按下面顺序理解:

第一步:先理解固定长度窗口

因为异位词/排列一定和目标串长度相同。

第二步:理解两个计数数组

  • need 表示目标需求
  • window 表示当前窗口

第三步:彻底理解 count

它维护的是已经匹配上的字符总数。

第四步:记住状态维护顺序

这是最关键、也最容易翻车的地方:

进窗口先加后判,出窗口先判后减

第五步:分清两题唯一差别

  • 438:记录所有起点
  • 567:找到一个就返回

二十、结语

LeetCode 438LeetCode 567 是非常适合放在一起学习的两道题。它们看起来题意不同,但本质是同一个滑动窗口模型的两个变体。

真正值得掌握的不是死记某一份代码,而是下面这套统一思维:

  • 目标串给出字符需求
  • 固定长度窗口在大串中滑动
  • window 维护窗口字符统计
  • count 维护有效字符总数
  • 进窗口先加后判
  • 出窗口先判后减

只要这套框架真正吃透,后面再遇到很多固定窗口类字符串题,都会轻松很多。


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