发现定长子串元音的最大值 - 大神编程部落格

定长子串元音的最大值

题目定义

给定字符串 s 和整数 k，请找到字符串 s 中长度为 k 的子字符串中元音的最大数目。

元音是指字母 'a'、'e'、'i'、'o' 和 'u'。

解决方法

方法一：暴力求解

暴力解法的思想很简单，就是枚举所有长度为 k 的子字符串，并计算每个子字符串中元音的数目。最大元音数目为所有子字符串中元音数目的最大值。

def maxVowels(s, k):
  """
  暴力求解 LeetCode 1456. 定长子串中元音的最大数目

  Args:
    s (str): 给定的字符串
    k (int): 子字符串的长度

  Returns:
    int: 定长子串中元音的最大数目
  """

  # 初始化最大元音数目为 0
  max_vowels = 0

  # 枚举所有长度为 k 的子字符串
  for i in range(len(s) - k + 1):
    # 计算当前子字符串中元音的数目
    vowels = 0
    for j in range(i, i + k):
      if s[j] in "aeiou":
        vowels += 1

    # 更新最大元音数目
    max_vowels = max(max_vowels, vowels)

  # 返回最大元音数目
  return max_vowels


# 测试代码
s = "abciiidef"
k = 3
result = maxVowels(s, k)
print("定长子串中元音的最大数目为:", result)

方法二：滑动窗口

滑动窗口算法是一种优化暴力解法的常用技巧。滑动窗口算法的基本思想是，使用一个窗口在字符串中滑动，并在窗口中计算元音的数目。当窗口滑到下一个位置时，窗口中的字符将被更新，元音的数目也将重新计算。这样，就可以避免重复计算已经计算过的子字符串，从而提高效率。

def maxVowels(s, k):
  """
  使用滑动窗口算法求解 LeetCode 1456. 定长子串中元音的最大数目

  Args:
    s (str): 给定的字符串
    k (int): 子字符串的长度

  Returns:
    int: 定长子串中元音的最大数目
  """

  # 初始化滑动窗口和最大元音数目
  window = ""
  max_vowels = 0

  # 遍历字符串
  for i in range(len(s)):
    # 将当前字符添加到滑动窗口
    window += s[i]

    # 如果窗口的长度达到 k，则计算窗口中元音的数目
    if len(window) == k:
      vowels = 0
      for j in range(len(window)):
        if window[j] in "aeiou":
          vowels += 1

      # 更新最大元音数目
      max_vowels = max(max_vowels, vowels)

      # 从窗口中移除第一个字符
      window = window[1:]

  # 返回最大元音数目
  return max_vowels


# 测试代码
s = "abciiidef"
k = 3
result = maxVowels(s, k)
print("定长子串中元音的最大数目为:", result)

最优解法

最优解法是使用滑动窗口算法，并在滑动窗口中使用哈希表来统计元音的数目。这样，就可以在 O(n) 的时间复杂度内解决问题。

def maxVowels(s, k):
  """
  使用滑动窗口和哈希表求解 LeetCode 1456. 定长子串中元音的最大数目

  Args:
    s (str): 给定的字符串
    k (int): 子字符串的长度

  Returns:
    int: 定长子串中元音的最大数目
  """

  # 初始化滑动窗口和哈希表
  window = ""
  hash_table = {}
  for vowel in "aeiou":
    hash_table[vowel] = 0

  # 遍历字符串
  for i in range(len(s)):
    # 将当前字符添加到滑动窗口
    window += s[i]

    # 如果窗口的长度达到 k，则计算窗口中元音的数目
    if len(window) == k:
      vowels = 0
      for vowel in "aeiou":
        vowels += hash_table[vowel]

      # 更新最大元音数目
      max_vowels = max(max_vowels, vowels)

      # 从窗口中移除第一个字符
      hash_table[window[0]] -= 1
      window = window[1:]

    # 更新哈希表中元音的数目
    hash_table[s[i]] += 1

  # 返回最大元音数目
  return max_vowels


# 测试代码
s = "abciiidef"
k = 3
result = maxVowels(s, k)
print("定长子串中元音的最大数目为:", result)