使用滑动窗口解决 LeetCode 字符串排列问题

前端

2023-09-11 23:05:43

前言

字符串排列是一个常见的编程问题，它涉及查找给定字符串中所有可能的字符排列。虽然蛮力方法可以解决这个问题，但效率很低。滑动窗口算法提供了一种更有效的方法，它可以显著减少时间复杂度。

滑动窗口算法

滑动窗口算法是一种用于处理数据流的技巧。它涉及维护一个固定大小的窗口，随着窗口在数据流中滑动，对其执行操作。

应用于字符串排列

在字符串排列问题中，滑动窗口用于跟踪当前排列的字符。窗口的大小等于所需排列的长度。窗口从字符串的开头开始滑动，随着滑动的进行，它计算窗口中字符的频率。

如果窗口中所有字符的频率都大于或等于目标排列中相应字符的频率，则找到一个有效排列。窗口然后向右移动一个字符，重复该过程，直到窗口到达字符串的末尾。

Java 代码实现

以下 Java 代码展示了滑动窗口算法的实现：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class SlidingWindowPermutation {

    public static boolean checkPermutation(String s, String t) {
        if (s.length() != t.length()) {
            return false;
        }

        // 初始化窗口和频率表
        int windowSize = s.length();
        Map<Character, Integer> window = new HashMap<>();
        Map<Character, Integer> target = new HashMap<>();

        // 初始化目标频率表
        for (char c : t.toCharArray()) {
            target.put(c, target.getOrDefault(c, 0) + 1);
        }

        // 滑动窗口
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            // 计算窗口中字符的频率
            char c = s.charAt(i);
            window.put(c, window.getOrDefault(c, 0) + 1);

            // 检查窗口是否包含排列
            if (i >= windowSize) {
                char leftChar = s.charAt(i - windowSize);
                window.put(leftChar, window.get(leftChar) - 1);
                if (window.get(leftChar) == 0) {
                    window.remove(leftChar);
                }
            }

            // 比较窗口和目标频率表
            if (window.equals(target)) {
                return true;
            }
        }

        // 未找到排列
        return false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        String s = "abcd";
        String t = "bacd";
        boolean result = checkPermutation(s, t);
        System.out.println("字符串 s 和 t 是否包含相同排列：" + result);
    }
}