赏月斋源码共享计划 第五期 最小覆盖子串

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给你一个字符串 S、一个字符串 T,请在字符串 S 里面找出:包含 T 所有字符的最小子串。

示例:

输入: S = "ADOBECODEBANC", T = "ABC"
输出: "BANC"
说明:

如果 S 中不存这样的子串,则返回空字符串 ""。
如果 S 中存在这样的子串,我们保证它是唯一的答案。
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# 思路:滑动窗口适合求'连续'问题
# left, right, 如果窗口里面不符合条件,right+1, 如果符合,收缩左边的窗口,left+1

class Solution:
    def minWindow(self, s: str, t: str) -> str:
        # requires: T 的字典
        # windows:窗口的字典
        def is_valid(requires, windows):
            for key, value in requires.items():
                if windows.get(key,0) < value:
                    return False
            return True

        if not s or not t: return ''
        N = len(s)
        requires = {}
        for item in t:
            requires[item] = requires.get(item, 0) + 1        

        # 滑动窗口
        windows = {s[0]:1}
        left, right = 0, 0
        ret_len, ret = N, ''
        while right < N:
            if is_valid(requires, windows):
                if right-left+1 <= ret_len:
                    ret_len = right-left+1
                    ret = s[left: right+1]
                windows[s[left]] -= 1
                left += 1
            else:
                right += 1
                if right < N: # !!!!
                    windows[s[right]] = windows.get(s[right], 0) + 1
        return ret

  

方法一:滑动窗口
思路和算法

本问题要求我们返回字符串 ss 中包含字符串 tt 的全部字符的最小窗口。我们称包含 tt 的全部字母的窗口为「可行」窗口。

我们可以用滑动窗口的思想解决这个问题,在滑动窗口类型的问题中都会有两个指针。一个用于「延伸」现有窗口的 rr 指针,和一个用于「收缩」窗口的 ll 指针。在任意时刻,只有一个指针运动,而另一个保持静止。我们在 ss 上滑动窗口,通过移动 rr 指针不断扩张窗口。当窗口包含 tt 全部所需的字符后,如果能收缩,我们就收缩窗口直到得到最小窗口。

如何判断当前的窗口包含所有 tt 所需的字符呢?我们可以用一个哈希表表示 tt 中所有的字符以及它们的个数,用一个哈希表动态维护窗口中所有的字符以及它们的个数,如果这个动态表中包含 tt 的哈希表中的所有字符,并且对应的个数都不小于 tt 的哈希表中各个字符的个数,那么当前的窗口是「可行」的。

注意:这里 tt 中可能出现重复的字符,所以我们要记录字符的个数。

考虑如何优化? 如果 s =  XX ... ... XABCXXXX = XX ⋯ XABCXXXX, t=ABC,那么显然 [XX⋯XABC] 是第一个得到的「可行」区间,得到这个可行区间后,我们按照「收缩」窗口的原则更新左边界,得到最小区间。我们其实做了一些无用的操作,就是更新右边界的时候「延伸」进了很多无用的 X,更新左边界的时候「收缩」扔掉了这些无用的 X,做了这么多无用的操作,只是为了得到短短的 ABC。没错,其实在 ss 中,有的字符我们是不关心的,我们只关心 tt 中出现的字符,我们可不可以先预处理 ss,扔掉那些 tt 中没有出现的字符,然后再做滑动窗口呢?也许你会说,这样可能出现 XXABXXC 的情况,在统计长度的时候可以扔掉前两个 X,但是不扔掉中间的 X,怎样解决这个问题呢?优化后的时空复杂度又是多少?

作者:LeetCode-Solution
链接:https://leetcode-cn.com/problems/minimum-window-substring/solution/zui-xiao-fu-gai-zi-chuan-by-leetcode-solution/
来源:力扣(LeetCode)
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