LeetCode100之找到字符串中所有字母异位词(438)--Java

1.问题描述

        给定两个字符串 s 和 p，找到 s 中所有 p 的 异位词的子串，返回这些子串的起始索引。不考虑答案输出的顺序。

        示例1

输入: s = "cbaebabacd", p = "abc"
输出: [0,6]
解释:
起始索引等于 0 的子串是 "cba", 它是 "abc" 的异位词。
起始索引等于 6 的子串是 "bac", 它是 "abc" 的异位词。

        示例2 

输入: s = "abab", p = "ab"
输出: [0,1,2]
解释:
起始索引等于 0 的子串是 "ab", 它是 "ab" 的异位词。
起始索引等于 1 的子串是 "ba", 它是 "ab" 的异位词。
起始索引等于 2 的子串是 "ab", 它是 "ab" 的异位词。

        提示

• 1 <= s.length, p.length <= 3 * 104
• s 和 p 仅包含小写字母

        难度等级

        中等

        题目链接

        找到字符串中所有字母异位词

2.解题思路

        这道题要我们找出s字符串中p的所有字母异位词，首先我们可以知道的就是，既然是要找p的字母异位词，那我们从s中找的子串长度就必须和p一样，那么我们也就可以向排除一些情况，那就是如果s的长度比p的长度还小，那s中就不可能有p的字母异位词了。

        //获取字符串的长度
        int sLength = s.length();
        //窗口大小
        int pLength = p.length();
        //如果s的长度小于p的长度，s中不可能有p的字母异位词
        if(sLength < pLength){
            return new ArrayList<>();
        }

        接着，因为p的长度是固定的，我们要在s中寻找p长度的子串，如果了解过滑动窗口的人，很容易就可以想到，我们可以用滑动窗口来寻找s中是p的字母异位词的子串，窗口的大小就是p的长度。

        由于字母异位词字符随便排序的问题，我们无法通过正常的比较来判断我们找到的子串是否为p的字母异位词，但是字母异位词无序但字母个数一定的这个特点给我们提供了突破口。我们可以通过比较p中各个字符出现的次数是否与我们在s中找到的子串的字符个数相等，是的话，我们找到的子串就是那个排序可能与p不同的字母异位词了。

        解决了如何找到字母异位词的思路之后，我们还有解决的一个问题就是用什么来存储字符出现个数的问题。我想大家对key-value的数据类型应该不陌生吧，我们可以使用key-value的结果来存储字符出现的个数，从而实现O(1)时间复杂度的增加和修改。提到key-value类型，大部分人应该第一时间就能想到用hashMap来存储。但是在这道题里面，可以不用hashMap来存储，可以直接使用数组来存储即可。由于题目告诉我们，s和p仅包含小写字母，也就数说顶天了也就只有26个字符，而且它们的ASCII码都是连续的，所以我们可以将字符减去第一个小写字母'a'的ASCII码，就可以将它们与数组的索引按顺序匹配起来，所以我们可以只有数据就来实现26个小写字母的key-value的统计。

        //初始化两个数组用于存储字母出现的次数
        int[] sArr = new int[26];
        int[] pArr = new int[26];

        创建完两个用于统计的数组之后，我们就可以开始初始化这两个数组了。将p从所有出现的字符统计到pArr(统计p的数组)中,并将s中前pLength(窗口大小)个字符统计到sArr(统计s子串的字符)中，这样我们就实现了两个统计数组的初始化了。我们再定义一个List集合用于存储所有的结果，我们的准备工作就做完了。

       //存储异位词子串起始索引
        List data = new ArrayList<>();
        //初始化两个数组(统计p中的字符个数并且统计s的前pLength个字符的个数)
        for(int i = 0;i < pLength;i++){
            sArr[s.charAt(i) - 'a']++;
            pArr[p.charAt(i) - 'a']++;
        }   

        接着，我们就可以来开始遍历s字符串了，因为我们已经统计了一部分字符串，所以我们可以先比较当前窗口中的子串是否和p是字母异位词,比较两个数组中各个字符的数量是否相等，是的话，则将窗口的起始索引(当前索引-窗口大小)存入List集合中。比较完之后，窗口开始向当前索引滑动，减去统计数组中窗口左边界的字符次数,因为它被滑出了，不在窗口之内了，然后再加上当前索引的字符的次数，因为窗口滑动后将它包含在内了。

         //比较两个窗口中字符出现的个数是否相等，是则为字母异位词
            if(Arrays.equals(sArr,pArr)){
                //i-窗口大小即为起始索引
                data.add(i - pLength);
            }
            //移动窗口,减去移动前左边界的字符
            sArr[s.charAt(i-pLength) - 'a']--;
            //加上移动后右边界的字符
            sArr[s.charAt(i) - 'a']++;

        不断的重复上述操作，知道窗口滑到s字符串的最右边为止。

        退出循环之后，最后比较一下窗口中的子串是否为p的字母异位词，因为最后一次滑动之后，不会再进入循环，所以最后一次滑动没有去判断是否为字母异位词，要给它不上。

        //最后再比较一次是否是字母异位词
         if(Arrays.equals(sArr,pArr)){
                data.add(sLength - pLength);
            }

        补上最后一次判断之后，就可以直接返回结果了。

3.代码展示

class Solution {
    public List findAnagrams(String s, String p) {
        //获取字符串的长度
        int sLength = s.length();
        //窗口大小
        int pLength = p.length();
        //如果s的长度小于p的长度，s中不可能有p的字母异位词
        if(sLength < pLength){
            return new ArrayList<>();
        }
        //初始化两个数组用于存储字母出现的次数
        int[] sArr = new int[26];
        int[] pArr = new int[26];
        //存储异位词子串起始索引
        List data = new ArrayList<>();
        //初始化两个数组(统计p中的字符个数并且统计s的前pLength个字符的个数)
        for(int i = 0;i < pLength;i++){
            sArr[s.charAt(i) - 'a']++;
            pArr[p.charAt(i) - 'a']++;
        }   
        //开始遍历(从pLength开始)
        for(int i = pLength;i < sLength;i++){
            //比较两个窗口中字符出现的个数是否相等，是则为字母异位词
            if(Arrays.equals(sArr,pArr)){
                //i-窗口大小即为起始索引
                data.add(i - pLength);
            }
            //移动窗口,减去移动前左边界的字符
            sArr[s.charAt(i-pLength) - 'a']--;
            //加上移动后右边界的字符
            sArr[s.charAt(i) - 'a']++;
        }
        //最后再比较一次是否是字母异位词
         if(Arrays.equals(sArr,pArr)){
                data.add(sLength - pLength);
            }
            return data;
    }
   
}

4.总结

        这道题的难点主要在于能不能想到用字符的个数是否相等来判断是否为字母异位词，至于用什么数据结构来存储字母的个数，其实都可以，只是用数组比直接用hashMap更加节省空间罢了，直接用hashMap也可以解决这道题，差别不是很大。好了，今天这道题就啰嗦到这里了，祝大家早日拿到offer!