azarasi / LeetCode 76. 最小覆盖子串

Created Mon, 29 Aug 2022 17:02:13 +0800 Modified Wed, 18 Sep 2024 14:00:22 +0000

给你一个字符串 s 、一个字符串 t 。返回 s 中涵盖 t 所有字符的最小子串。如果 s 中不存在涵盖 t 所有字符的子串,则返回空字符串 ""

注意:

  • 对于 t 中重复字符,我们寻找的子字符串中该字符数量必须不少于 t 中该字符数量。
  • 如果 s 中存在这样的子串,我们保证它是唯一的答案。

示例 1:

输入:s = "ADOBECODEBANC", t = "ABC"
输出:"BANC"

示例 2:

输入:s = "a", t = "a"
输出:"a"

示例 3:

输入: s = "a", t = "aa"
输出: ""
解释: t 中两个字符 'a' 均应包含在 s 的子串中,
因此没有符合条件的子字符串,返回空字符串。

提示:

  • \(1 <= s.length, t.length <= 10^5\)
  • st 由英文字母组成

进阶: 你能设计一个在 o(n) 时间内解决此问题的算法吗?

题解

思路和算法

本问题要求我们返回字符串 \(s\) 中包含字符串 \(t\) 的全部字符的最小窗口。我们称包含 \(t\) 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 \(r\) 指针,和一个用于「收缩」窗口的 \(l\) 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 \(s\) 上滑动窗口,通过移动 \(r\) 指针不断扩张窗口。当窗口包含 \(t\) 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。

fig1

如何判断当前的窗口包含所有 \(t\) 所需的字符呢?我们可以用一个哈希表表示 \(t\) 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 \(t\) 的哈希表中的所有字符,并且对应的个数都不小于 \(t\) 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 \(t\) 中可能出现重复的字符,所以我们要记录字符的个数。

代码

class Solution {
public:
    unordered_map <char, int> ori, cnt;

    bool check() {
        for (const auto &p: ori) {
            if (cnt[p.first] < p.second) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    string minWindow(string s, string t) {
        for (const auto &c: t) {
            ++ori[c];
        }

        int l = 0, r = -1;
        int len = INT_MAX, ansL = -1, ansR = -1;

        while (r < int(s.size())) {
            if (ori.find(s[++r]) != ori.end()) {
                ++cnt[s[r]];
            }
            while (check() && l <= r) {
                if (r - l + 1 < len) {
                    len = r - l + 1;
                    ansL = l;
                }
                if (ori.find(s[l]) != ori.end()) {
                    --cnt[s[l]];
                }
                ++l;
            }
        }

        return ansL == -1 ? string() : s.substr(ansL, len);
    }
};

复杂度分析

  • 时间复杂度:最坏情况下左右指针对 \(s\) 的每个元素各遍历一遍,哈希表中对 \(s\) 中的每个元素各插入、删除一次,对 \(t\) 中的元素各插入一次。每次检查是否可行会遍历整个 \(t\) 的哈希表,哈希表的大小与字符集的大小有关,设字符集大小为 \(C\),则渐进时间复杂度为 \(O(C\cdot |s| + |t|)\)。
  • 空间复杂度:这里用了两张哈希表作为辅助空间,每张哈希表最多不会存放超过字符集大小的键值对,我们设字符集大小为 \(C\) ,则渐进空间复杂度为 \(O(C)\)。