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和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
目录
文章目录
- [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”)
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- 摘要
- 目录
- 一、先看两道题分别在问什么
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- [LeetCode 438:找到字符串中所有字母异位词](#LeetCode 438:找到字符串中所有字母异位词)
- [LeetCode 567:字符串的排列](#LeetCode 567:字符串的排列)
- 二、这两题本质上是同一题
- 三、为什么一定是"固定长度滑动窗口"
-
- [1. 长度相同](#1. 长度相同)
- [2. 字符种类与数量完全相同](#2. 字符种类与数量完全相同)
- 四、统一建模:两个计数数组
-
- [1. `need`](#1.
need) - [2. `window`](#2.
window)
- [1. `need`](#1.
- [五、进一步优化:为什么要引入 `count`](#五、进一步优化:为什么要引入
count) - [六、`count` 到底在统计什么](#六、
count到底在统计什么) -
- [例子 1](#例子 1)
- [例子 2](#例子 2)
- 七、进窗口时,为什么是"先加后判"
- 八、出窗口时,为什么是"先判后减"
- 九、最容易翻车的地方:为什么顺序写反会错
- [十、用一个经典反例说明 bug:`s = "aaab", p = "ab"`](#十、用一个经典反例说明 bug:
s = "aaab", p = "ab") - 十一、所以这类题的万能口诀就是
- [十二、LeetCode 438 标准代码(详细注释版)](#十二、LeetCode 438 标准代码(详细注释版))
- [十三、LeetCode 567 标准代码(详细注释版)](#十三、LeetCode 567 标准代码(详细注释版))
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- [十四、把 438 和 567 放在一起看,差别到底只有哪一点](#十四、把 438 和 567 放在一起看,差别到底只有哪一点)
- [十五、这两题能不能直接比较两个数组而不用 `count`](#十五、这两题能不能直接比较两个数组而不用
count) - 十六、统一模板版写法
- 十七、复杂度分析
- 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](#1. 为什么这两题可以用同一套模板)
- [2. `count` 到底统计什么](#2.
count到底统计什么) - [3. 为什么 438 和 567 代码几乎一样](#3. 为什么 438 和 567 代码几乎一样)
- [4. 为什么出窗口必须先判后减](#4. 为什么出窗口必须先判后减)
- [5. 怎么快速记住这类题](#5. 怎么快速记住这类题)
- 十九、学习路线总结
-
- 第一步:先理解固定长度窗口
- 第二步:理解两个计数数组
- [第三步:彻底理解 `count`](#第三步:彻底理解
count) - 第四步:记住状态维护顺序
- 第五步:分清两题唯一差别
- 二十、结语
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 s 和 p,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
s = "cbaebabacd"
p = "abc"
输出:
java
[0, 6]
因为:
s[0..2] = "cba"是"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 s1 和 s2,判断 s2 中是否包含 s1 的某个排列。
例如:
java
s1 = "ab"
s2 = "eidbaooo"
输出:
java
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
"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
p = "aab"
那么:
java
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
need和window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
p = "abc"
如果当前窗口是:
java
"abx"
那么:
a有效b有效x无效
所以:
java
count = 2
例子 2
java
p = "aab"
如果当前窗口是:
java
"aab"
那么:
- 两个
a都有效 - 一个
b有效
所以:
java
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
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
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
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
a:1
b:1
窗口长度:
java
m = 2
正确答案是:
java
[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
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
先加后判
出窗口
java
先判后减
也就是:
java
进:window++,再判断 count++
出:先判断 count--,再 window--
这句口诀对于 438 和 567 都通用。
十二、LeetCode 438 标准代码(详细注释版)
java
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
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
res.add(left);
因为要记录所有答案。
567
找到合法窗口后:
java
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
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
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
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
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 438 和 LeetCode 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。