【LeetCode 热题 100】字母异位分组

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【LeetCode 热题 100】字母异位分组

📝题目描述
💡提示信息
方法一：排序法
方法二：计数哈希法
对比总结

📝题目描述

给你一个字符串数组，请你将字母异位词组合在一起。可以按任意顺序返回结果列表。

示例 1:

bash 复制代码

输入: strs = ["eat", "tea", "tan", "ate", "nat", "bat"]
输出: [["bat"],["nat","tan"],["ate","eat","tea"]]

解释：

在 strs 中没有字符串可以通过重新排列来形成 "bat"；
字符串 "nat" 和 "tan" 是字母异位词，因为它们可以重新排列以形成彼此；
字符串 "ate" ，"eat" 和 "tea" 是字母异位词，因为它们可以重新排列以形成彼此。

示例 2:

bash 复制代码

输入: strs = [""]
输出: [[""]]

示例 3:

bash 复制代码

输入: strs = ["a"]
输出: [["a"]]

💡提示信息

1 <= strs.length <= 10 4 10^4 104；
0 <= strs[i].length <= 100；
strs[i] 仅包含小写字母；

核心思路是：要将它们分组，我们需要找到一个共同的特征（Key）。只要两个字符串的"特征"一致，它们就属于同一组。

方法一：排序法

这是最容易想到的解法。既然字母异位词只是顺序不同，那如果我们把它们都按字母顺序重新排序，它们就变成同一个字符串了。

核心逻辑：

遍历字符串数组，将每个字符串转换为字符数组并进行排序；
排序后的字符串就是它的 "指纹标识" ；
使用哈希表存储：Key = 排序后的字符串, Value = 原字符串列表。

Java代码实现如下：

java 复制代码

class Solution {
    public List<List<String>> groupAnagrams(String[] strs) {

        // 创建一个哈希表接收结果，Key是排序后的字符串，Value是原字符串的列表
        HashMap<String, ArrayList> resultMap = new HashMap<>();

        for(String str : strs){

            // 1. 将字符串转为字符数组
            char[] temp = str.toCharArray();
            // 2. 排序（该方法直接修改原数组，无需接收返回值。）
            Arrays.sort(temp);
             // 3. 转回字符串，作为 Key
            String key = new String(temp);
             // 4. 如果 Key 不存在，初始化一个新的 List
            if(!resultMap.containsKey(key)){
                 // 5. 将原字符串加入对应的组
                resultMap.put(key,new ArrayList());
            }
            resultMap.get(key).add(str);
        }
        
        // 返回所有的分组
        // map.get(key)返回当前key对应的字符串列表List<String>；
        // .add(str) 将原字符串 str 直接追加到该列表末尾
        return new ArrayList(resultMap.values());
    }
}

提交代码，运行结果如下：

执行用时分析：击败 98.13% 的提交者。你的代码运行速度极快，属于第一梯队的解法；
消耗内存分析：击败 25.91% 的提交者。内存占用偏高，处于后 25% 的水平。

方法二：计数哈希法

字母异位词的本质在于字符种类和出现次数相同 。因此，我们可以直接统计字符频率来构建特征，从而将时间复杂度优化至线性级别 O(K)。

核心逻辑

遍历字符串数组；
统计每个字符串中 'a' 到 'z' 出现的频率（如使用长度为 26 的数组）；
构建 Key：将这个频率数组转换成一个唯一的字符串作为 Key，存入哈希表（如用 # 分隔每个字符的计数）；
哈希存储：将原字符串存入哈希表对应的分组中。

Java代码实现如下：

java 复制代码

class Solution {
    public List<List<String>> groupAnagrams(String[] strs) {

        HashMap<String, ArrayList<String>> resultMap = new HashMap<>();

        for(String str:strs){

            // 1. 统计字符频率
            int[] count = new int[26];
            for(char c:str.toCharArray()){
                count[c-'a']++;
            }

            // 2. 将频率数组转化为唯一的 Key。例如 "12" -> "#1#2..." 这种格式
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for(int freq:count){
                sb.append("#");  // 分隔符
                sb.append(freq);
            }

            // 3. 存入哈希表
            String key = sb.toString();
            if(!resultMap.containsKey(key)){
                resultMap.put(key, new ArrayList<>());
            }
            resultMap.get(key).add(str);
        }
        return new ArrayList(resultMap.values());
    }
}

提交代码：运行结果如下：

观察结果可以发现，和排序法相比，虽然哈希法的时间复杂度降低了，但在力扣上的效果确远不如排序法。原因是：

虽然计数法数学上更优，但在 LeetCode 里却输给了排序法。原因在于测试用例的单词都很短，排序几乎不花时间；而计数法为了生成"指纹"，必须死板地遍历 26 个字母并拼接字符串，这些额外的"准备工作"反而比直接排序还要慢。这提醒我们：在数据量级较小时，过度优化反而是一种负担。

对比总结

在解决"字母异位词分组"问题时，排序法 和计数哈希法分别代表了"代码简洁优先"和"理论性能优先"两种不同的工程思路。虽然在 LeetCode 的特定测试用例下，排序法的实际运行速度往往更快，但这并不代表计数法没有价值。以下是两种方法的详细对比：

维度	排序法	计数哈希法
核心思想	将字符串排序，异位词排序后必相同	统计字符频率，频率分布相同即为异位词
时间复杂度	O ( N ⋅ K log ⁡ K ) O(N \cdot K \log K) O(N⋅KlogK)	O ( N ⋅ K ) O(N \cdot K) O(N⋅K) (`理论最优`)
空间复杂度	O ( N ⋅ K ) O(N \cdot K) O(N⋅K)	O ( N ⋅ K ) O(N \cdot K) O(N⋅K)
代码复杂度	极低 (依赖排序)	中等 (需处理数组转字符串逻辑)
通用性	高 (支持任意字符集，如中文、Emoji)	低 (通常仅限小写字母，扩展性差)
LeetCode 实测	较快 (得益于短字符串 + 底层优化)	较慢 (常数项过大，Key 构建耗时)

在 LeetCode 刷题或日常业务中 ：
首选 排序法 。因为日常业务中的单词、短语长度（ K K K）通常很短， log ⁡ K \log K logK 的增长可以忽略不计，而 Arrays.sort 的底层优化使得其常数极小。排序法代码量少，不易出错，且天然支持各种字符集。

在面试/高阶优化中 ：
计数哈希法是绝对的加分项。当面试官追问"如果字符串非常长（例如长文本），排序太慢怎么办？"时，提出计数法能体现我们对算法复杂度的深刻理解。

一句话总结：

排序法是"短平快"的实战首选，而计数法是应对"超长文本"场景的杀手锏。

这道题不仅考察我们对字符串的处理能力，更是检验我们对 哈希表 这一核心数据结构理解的试金石。