【双指针 | 滑动窗口】LeetCode 424. 替换后的最长重复字符

424. 替换后的最长重复字符

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题目来源：力扣（LeetCode）https://leetcode-cn.com/problems/longest-repeating-character-replacement/

题目

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给你一个仅由大写英文字母组成的字符串，你可以将任意位置上的字符替换成另外的字符，总共可最多替换 k 次。在执行上述操作后，找到包含重复字母的最长子串的长度。

**注意：**字符串长度 和 k 不会超过 104。

示例 1：

输入：s = "ABAB", k = 2
输出：4
解释：用两个'A'替换为两个'B',反之亦然。

示例 2：

输入：s = "AABABBA", k = 1
输出：4
解释：
将中间的一个'A'替换为'B',字符串变为 "AABBBBA"。
子串 "BBBB" 有最长重复字母, 答案为 4。

解题思路

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思路：双指针（滑动窗口）

先审题，题目给定一个字符串 $s$ 以及一个整数 $k$，其中：

• $s$： 仅由大写英文字母组成；
• $k$： 整数，表示可替换的次数。

题目规则：

• 可将任意位置的字符替换为另外的字符，但最多可替换 $k$ 次。

题目所求：

• 进行替换后，返回包含重复字母的最长子串的长度。

根据题意可知，最终所求的最长子串中的字母必须都是重复的。

那么要找到这样的包含重复字母的最长子串，首先可以考虑先找包含重复字母尽可能多的子串，替换该子串中不同的字符以形成更长的子串。

包含重复字母尽可能多的子串： 下面用 $tmp$ 代替

这里需要注意的是，首先找的 $tmp$ 子串中不同字符数应该小于或等于 $k$。若大于 $k$ 时，会导致 $tmp$ 中的不同字符无法被完全替换，无法形成所需的子串（仅包含重复字符）。

以示例 2 为例，用图示看下过程：

我们可以使用双指针来维护所查找子串的区间，这里补充说下上面图示的思路：

• 先处理特殊情况，当字符串 $s$ 长度等于 0 或 1 时，直接返回此时字符串 $s$ 的长度；
• 定义指针 $left$、$right$，初始指向字符串的开始位置；
• 声明变量 $char\_max\_cnt$ 存储子串中重复字母最多的个数；
• 因为字符串 $s$ 仅由大写英文字母组成，声明长度为 26 的数组 $arr$ 存储子串中出现字母的个数，用于后续判断子串中哪个字母最多；
• 记录字符出现的个数，维护 $char\_max\_cnt$，移动 $right$ 指针，开始寻找尽可能多重复字母的子串；
• 当子串中与最多重复字符不同的字符数目大于 $k$ 时，也就是此时 $[left,right]$ 区间的与最多重复字符不同的字符无法被完全替换，考虑移动指针 $left$ 缩小区间。这里注意移动 $left$ 指针前，先将 $left$ 指针对应的字符数减 1（因为 $left$ 往右移动后，前面字符将不在子串的范围内）
• 持续交替移动 $left$、$right$ 指针，尝试查找更长的子串。直至 $right$ 指针到达末尾，停止移动。
• 最终答案将产生在指针交替移动的过程中。

具体的代码实现如下。

class Solution:
    def characterReplacement(self, s: str, k: int) -> int:
        n = len(s)

        left = 0
        right = 0

        arr = [0] * 26

        char_max_cnt = 0

        ans = 0

        while right < n:
            arr[ord(s[right]) - ord('A')] += 1
            char_max_cnt = max(char_max_cnt, arr[ord(s[right]) - ord('A')])
            right += 1

            if right - left > char_max_cnt + k:
                arr[ord(s[left]) - ord('A')] -= 1
                left += 1
            
            ans = max(ans, right - left)

        return ans

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