76. 最小覆盖子串(困难)

Posted on In Views:

1，问题描述

76. 最小覆盖子串

难度：困难

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：

1
2
3
输入：s = "ADOBECODEBANC", t = "ABC"
输出："BANC"
解释：最小覆盖子串 "BANC" 包含来自字符串 t 的 'A'、'B' 和 'C'。

示例 2：

1
2
3
输入：s = "a", t = "a"
输出："a"
解释：整个字符串 s 是最小覆盖子串。

示例 3:

1
2
3
4
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：

  • m == s.length
  • n == t.length
  • 1 <= m, n <= 105
  • s 和 t 由英文字母组成

**进阶：**你能设计一个在 o(m+n) 时间内解决此问题的算法吗？

2，思考过程

​ 模式识别：像这种找最小子串的 必然会用到滑动窗，剩下的就是看如何优化了

​ minWindow_slip_window_optimize这个解法比较巧妙，直接使用了less记录大于的个数，但是感觉有点脑经急转弯的解法！

3，代码处理

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
import java.util.*;

public class _76最小覆盖子串 {

    // 灵茶山艾府解法：滑动窗口，优化版
    public String minWindow_slip_window_optimize(String s, String t) {
        if (s.length() < t.length()) return "";
        int[] cntT = new int[128];
        char[] charArrayS = s.toCharArray(), charArrayT = t.toCharArray();
        int less = 0;
        for (char c : charArrayT) {
            if (cntT[c] == 0) less++;
            cntT[c]++;
        }

        int ansLeft = -1, ansRight = charArrayS.length;
        int left = 0;
        for (int right = 0; right < charArrayS.length; right++) {
            char c = charArrayS[right]; // 右端点字母
            cntT[c]--;// 右端点移入字串
            if (cntT[c] == 0) {// 原来窗口内 c 的出现次数比 t 的少，现在一样多
                less--;
            }
            while (less == 0) {// 符合要求
                if (ansRight - ansLeft > right - left) {
                    ansLeft = left;
                    ansRight = right;
                }// 更新结果
                char x = charArrayS[left]; // 左端点字母
                if (cntT[x] == 0) {
                    // x 移出窗口之前，检查出现次数，
                    // 如果窗口内 x 的出现次数和 t 一样，
                    // 那么 x 移出窗口后，窗口内 x 的出现次数比 t 的少
                    less++;
                }
                cntT[x]++; // 左端点字母移出子串
                left++;
            }
        }
        return ansLeft < 0 ? "" : s.substring(ansLeft, ansRight + 1);
    }


    // 灵茶山艾府解法：滑动窗口
    public String minWindow_slip_window_ling(String s, String t) {
        if (s.length() < t.length()) return "";
        int[] cntS = new int[128], cntT = new int[128];
        char[] charArrayS = s.toCharArray(), charArrayT = t.toCharArray();
        Set<Character> set = new HashSet<>();
        for (char c : charArrayT) {
            set.add(c);
            cntT[c]++;
        }
        List<Character> cList = new ArrayList<>(set);
        // 1，数据预处理

        int ansLeft = -1, ansRight = charArrayS.length;
        int left = 0;
        for (int right = 0; right < charArrayS.length; right++) {
            cntS[charArrayS[right]]++;// 右端点移入字串
            while (isCovered(cntS, cntT, cList)) {// 符合要求
                if (ansRight - ansLeft > right - left) {
                    ansLeft = left;
                    ansRight = right;
                }// 更新结果
                cntS[charArrayS[left]]--;// 左端点移出字串
                left++;
            }
        }
        return ansLeft < 0 ? "" : s.substring(ansLeft, ansRight + 1);
    }

    private boolean isCovered(int[] cntS, int[] cntT, List<Character> cList) {
        for (Character c : cList) {
            if (cntS[c] == 0 || cntS[c] < cntT[c]) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    private boolean isCovered(int[] cntS, int[] cntT) {
        for (int i = 'A'; i <= 'Z'; i++) {
            if (cntT[i] != 0 || cntS[i] < cntT[i]) {
                return false;
            }
        }
        for (int i = 'a'; i <= 'z'; i++) {
            if (cntT[i] != 0 || cntS[i] < cntT[i]) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }


    Map<Character, Integer> ori = new HashMap<Character, Integer>();
    Map<Character, Integer> cnt = new HashMap<Character, Integer>();

    // 官方滑动窗口题解
    public String minWindow_gov(String s, String t) {
        int tLen = t.length();
        for (int i = 0; i < tLen; i++) {
            char c = t.charAt(i);
            ori.put(c, ori.getOrDefault(c, 0) + 1);
        }
        int l = 0, r = -1;
        int len = Integer.MAX_VALUE, ansL = -1, ansR = -1;
        int sLen = s.length();
        while (r < sLen) {
            ++r;
            if (r < sLen && ori.containsKey(s.charAt(r))) {
                cnt.put(s.charAt(r), cnt.getOrDefault(s.charAt(r), 0) + 1);
            }
            while (check() && l <= r) {
                if (r - l + 1 < len) {
                    len = r - l + 1;
                    ansL = l;
                    ansR = l + len;
                }
                if (ori.containsKey(s.charAt(l))) {
                    cnt.put(s.charAt(l), cnt.getOrDefault(s.charAt(l), 0) - 1);
                }
                ++l;
            }
        }
        return ansL == -1 ? "" : s.substring(ansL, ansR);
    }

    public boolean check() {
        Iterator iter = ori.entrySet().iterator();
        while (iter.hasNext()) {
            Map.Entry entry = (Map.Entry) iter.next();
            Character key = (Character) entry.getKey();
            Integer val = (Integer) entry.getValue();
            if (cnt.getOrDefault(key, 0) < val) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }


    // 解法1：滑动
    public String minWindow(String s, String t) {
        if (s.length() < t.length()) return "";
        Map<Character, Integer> mapS = new HashMap<>();
        Map<Character, Integer> mapT = new HashMap<>();
        char[] charArrayS = s.toCharArray();
        char[] charArrayT = t.toCharArray();
        for (char c : charArrayT) {
            updateMap(mapT, c, true);
        }
        Set<Character> setT = mapT.keySet();

        int left = 0, right = 0;// 左闭右开[0,1)区间
        String res = s + "1";
        while (left <= right) {
            if (compareMap(mapS, mapT)) {// 多
                if (res.length() > (right - left)) res = s.substring(left, right);
                while (!setT.contains(charArrayS[left]) && left < right) {
                    left++;
                    if (res.length() > (right - left)) res = s.substring(left, right);
                }
                updateMap(mapS, charArrayS[left], false);
                left++;
            } else {// 缺
                if (right == s.length()) break;
                while (right < charArrayS.length - 1 && !setT.contains(charArrayS[right])) {
                    right++;
                }
                updateMap(mapS, charArrayS[right], true);
                right++;
            }
        }
        return Objects.equals(res, s + "1") ? "" : res;
    }

    private boolean compareMap(Map<Character, Integer> mapS, Map<Character, Integer> mapT) {
        for (Character key : mapT.keySet()) {
            Integer counterT = mapT.get(key);
            Integer counterS = mapS.getOrDefault(key, 0);
            if (counterS < counterT) return false;
        }
        return true;
    }

    private void updateMap(Map<Character, Integer> map, char c, boolean isInput) {
        int counter = map.getOrDefault(c, 0);
        if (isInput) {
            counter++;
        } else {
            counter--;
        }
        if (counter == 0) {
            map.remove(c);
        } else {
            map.put(c, counter);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        _76最小覆盖子串 solution = new _76最小覆盖子串();
//        System.out.println(solution.minWindow("ADOBECODEBANC", "ABC"));
//        System.out.println(solution.minWindow_slip_window("ADOBECODEBANC", "ABC"));
        System.out.println(solution.minWindow_slip_window_optimize("a", "b"));
    }
}