LeetCode代码分析——30. Substring with Concatenation of All Words（理解滑动窗口）

题目描述

You are given a string, s, and a list of words, words, that are all of the same length. Find all starting indices of substring(s) in s that is a concatenation of each word in words exactly once and without any intervening characters.
给定一个String s和一个单词的数组words，数组里面的单词长度相等，从s中找出字符串，使得数组中的每个单词刚好都出现过一次，也就是字符串是数组中单词的一个全排列。

Example
Input:
s = "barfoothefoobarman",
words = ["foo","bar"]
Output: [0,9]
Explanation: Substrings starting at index 0 and 9 are "barfoor" and "foobar" respectively.
The output order does not matter, returning [9,0] is fine too.

思路分析

注意题目中的条件，words数组中的单词长度相等，如果没有这个条件这道题还挺复杂的。如果长度相等的话形如barfoofoothefoobarman的字符串就可以被三等分

• bar foo foo the foo bar man
• b arf oof oot hef oob arm an
• ba rfo ofo oth efo oba rma n

三个为一组进行分组，总共三种可能的分组。同时注意条件，words数组中的单词可以重复，会出现["foo","bar","foo"]的情况，这种情况也需要匹配到两个foo，即foobarfoo这样的子串。
因此需要先用一个Map wordMap来记录下words数组中每个单词的次数，例如本例中就是
bar: 1
foo: 1
然后分别对以上三种分组方式进行分析，遍历采用left和right两个指针，对s中的每个单词和words数组中的进行匹配，同时用tempMap记录当前left和right指针之间的各个单词的数量（用来和wordMap比较）。
算法的执行过程如图。

算法执行逻辑

left和right指针组成了一个 滑动窗口，通过tempMap 忠实记录left和right指针之间的单词匹配计数（只要left right指针发生移动就立刻更新），在发现某个单词（如foo） 超过了模板wordMap中的计数，则滑动 窗口左边界逐渐右移，同时更新tempMap，直到 多余的foo被弹了出去，再继续右移右指针进行操作。
核心在于理解 为什么要用滑动窗口，本题是通过滑动窗口+记录用的Map来保证窗口内的单词数和要求的个数统一。（有些类似于网络的滑动窗口协议，为了保持帧的传输顺序和传输个数，也是说在 窗口里的一定要是要求的结果的子集，窗口里不允许进入不符合要求的元素）

代码实现

class Solution {
    public List findSubstring(String s, String[] words) {
               List result = new ArrayList<>();
        Map wordMap = new HashMap<>();
        for (String word : words) {
            if (wordMap.containsKey(word)) {
                wordMap.put(word, wordMap.get(word) + 1);
            } else {
                wordMap.put(word, 1);
            }
        }

        if (s.length() == 0 || words.length == 0) {
            return result;
        }

        int wordLen = words[0].length();
        int totalLen = wordLen * words.length;

        for (int i = 0; i < words[0].length(); i++) {
            int left = i;
            int right = i;
            Map tempMap = new HashMap<>();
            while (right + wordLen <= s.length()) {
                // 滑窗右侧扩张
                String temp = s.substring(right, right + wordLen);
                right += wordLen;
                if (wordMap.containsKey(temp)) {
                    if (tempMap.containsKey(temp)) {
                        tempMap.put(temp, tempMap.get(temp) + 1);
                    } else {
                        tempMap.put(temp, 1);
                    }
                    while (tempMap.get(temp) > wordMap.get(temp)) {
                        // temp单词匹配过多，滑窗左边逐渐缩小，直到弹出多余的单词
                        String leftStr = s.substring(left, left + wordLen);
                        tempMap.put(leftStr, tempMap.get(leftStr) - 1);
                        left += wordLen;
                    }
                    if (right - left == totalLen) {
                        // 通过滑窗大小来判断是否匹配成功
                        result.add(left);
                    }
                } else {
                    // 没有匹配到，滑窗缩小为0，从right部分重新开始
                    tempMap = new HashMap<>();
                    left = right;
                }
            }
        }

        return result;
    }
}