抽丝剥茧，携手共进——LeetCode 438：细数字符串中的异位词

2023-09-13 01:59:25

纵览异位词：揭秘字母重组的奥秘

在字符串的世界中，异位词扮演着举足轻重的角色。异位词，顾名思义，就是由相同字母重排列而成的字符串。它可以是相同的字符串，也可以是不同的字符串，只要它们的字母组成完全一致。例如，“hello”和“olleh”是异位词，“listen”和“silent”也是异位词，而“apple”和“banana”却不是异位词，因为它们的字母组成不同。

理解异位词的概念对于解决许多编程问题至关重要。在本文中，我们将深入探讨异位词的内涵和外延，并通过一个经典的算法问题——LeetCode 438——来实际应用异位词的知识。

携手共进，探寻解题思路

在LeetCode 438中，我们的任务是找到字符串s中所有字符串p的异位词子串。乍一看，这似乎是一个复杂的问题，但我们可以通过分而治之的策略将其拆解为更易处理的小问题。

第一步，我们将字符串s和p分解为字母数组，这样就可以方便地比较它们的字母组成是否相同。第二步，我们可以遍历字符串s的每一个子串，并将子串的字母数组与字符串p的字母数组进行比较。如果两个字母数组相同，那么我们就找到了一个异位词子串。第三步，我们将所有找到的异位词子串的起始索引收集起来，并返回这些索引。

将思路付诸实践，书写代码

有了清晰的思路，我们就可以将算法付诸实践，用代码的形式呈现出来。首先，我们需要定义一个函数来比较两个字符串的字母数组是否相同。这个函数可以采用排序的方法，即对两个字符串的字母数组进行排序，如果排序后的两个数组相同，那么这两个字符串的字母组成就相同。

def is_anagram(s1, s2):
  """
  判断两个字符串是否是异位词

  Args:
    s1 (str): 第一个字符串
    s2 (str): 第二个字符串

  Returns:
    bool: 如果两个字符串是异位词，则返回True，否则返回False
  """

  # 将字符串转换为字母数组
  arr1 = list(s1)
  arr2 = list(s2)

  # 对字母数组进行排序
  arr1.sort()
  arr2.sort()

  # 比较两个字母数组是否相同
  return arr1 == arr2

有了这个函数，我们就可以编写主函数来解决LeetCode 438的问题了。主函数的思路是遍历字符串s的每一个子串，并将子串的字母数组与字符串p的字母数组进行比较。如果两个字母数组相同，那么我们就找到了一个异位词子串，并将这个子串的起始索引收集起来。最后，我们将所有找到的异位词子串的起始索引返回。

def find_anagrams(s, p):
  """
  找到字符串s中所有字符串p的异位词子串

  Args:
    s (str): 字符串s
    p (str): 字符串p

  Returns:
    list: 所有异位词子串的起始索引
  """

  # 定义结果列表
  result = []

  # 遍历字符串s的每一个子串
  for i in range(len(s) - len(p) + 1):
    # 获取子串
    substring = s[i:i+len(p)]

    # 将子串转换为字母数组
    substring_arr = list(substring)

    # 对子串的字母数组进行排序
    substring_arr.sort()

    # 将字符串p转换为字母数组
    p_arr = list(p)

    # 对字符串p的字母数组进行排序
    p_arr.sort()

    # 比较子串的字母数组和字符串p的字母数组是否相同
    if substring_arr == p_arr:
      # 如果相同，则将子串的起始索引添加到结果列表中
      result.append(i)

  # 返回结果列表
  return result

以身试法，验证算法的正确性

为了验证算法的正确性，我们可以编写一些测试用例并运行代码。测试用例可以包括各种不同的字符串s和p，以及预期的结果。例如，我们可以编写如下测试用例：

test_cases = [
  ("hello", "ell", [1]),
  ("listen", "silent", [0]),
  ("apple", "banana", []),
  ("abcabc", "abc", [0, 1, 2, 3, 4]),
  ("aaaaaaaaaa", "aaaaaaaaaaaaa", []),
]