76.最小覆盖子串(滑动窗口,困难)

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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。

解答

一共写了三版代码,其中前两版本代码均超时,第三版本代码时间复杂度为O(n)没有超时

class Solution {
    public String minWindow(String s, String t) {
        // 记录t中字符与s中匹配的元素下标
        int[] indexFromS = new int[t.length()];
        for (int i = 0; i < t.length(); i++) {
            indexFromS[i] = -1;
        }
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        boolean ifSkip = false;
        for (int l = 0, r = 0, restCharCount = t.length(); r < s.length() && l <= r; ) {
            // 如果当前r所指s字符存在于t中,更新charCounter与restCharCount状态
            if (t.indexOf(s.charAt(r)) != -1 && !ifSkip) {
                char c = s.charAt(r);
                int minIndexT = 0;
                for (int start = t.indexOf(c, 0), minIndexS = s.length();
                     start < t.length() && start != -1; start = t.indexOf(c, start+1)) {
                    if (indexFromS[start] < minIndexS && indexFromS[start] >= 0) {
                        minIndexS = indexFromS[start];
                        minIndexT = start;
                    } else if (indexFromS[start] == -1) {
                        minIndexT = start;
                        restCharCount--;
                        break;
                    }
                }
                indexFromS[minIndexT] = r;
            }
            // 如果restCharCount == 0,说明t中字符已全部出现。此时更新res,l,r,restCharCount,indexFromS
            if (restCharCount == 0) {
                if (res.length() == 0) { res.append(s, l, r+1); }
                int occurIndex = -1;
                // 确定当前l指针所指元素,是否被t中某字符使用
                for (int i = 0; i < indexFromS.length; i++) {
                    if (indexFromS[i] == l) {
                        occurIndex = i;
                        break;
                    }
                }
                if (occurIndex != -1) {
                    // 当l指针处的字符在t中被使用,此时的l-r子串是局部最优解
                    if (r-l+1 < res.length()) {
                        res.replace(0, res.length(), s.substring(l, r+1));
                    }
                    indexFromS[occurIndex] = -1;
                    l++;
                    restCharCount++;
                } else {
                    // l指针处的字符不存在于t中,直接右移l指针
                    l++;
                    ifSkip = true;
                    continue;
                }
            }
            r++;
            ifSkip = false;
        }
        return res.toString();
    }
}

第二版代码

public class ShowPos {
    public char c;
    public int showPos;

    public ShowPos(char c, int showPos) {
        this.c = c;
        this.showPos = showPos;
    }
}

class Solution {
    public String minWindow(String s, String t) {
        if (s.length() < t.length()) return "";
        int left = 0, right = 0;    // 用于记录每次更新的子串起始位置下标
        Map<Character, Integer> showTimesMap = new HashMap<>(); // 记录出现在t中的字符与其数量。
                                                                // 在遍历s以添加字符到子串的过程中会动态维护,
                                                                // 用于存储子串中缺失的字符与其数量
        char c;
        for (int i = 0; i < t.length(); i++) {
            showTimesMap.put(c = t.charAt(i), showTimesMap.containsKey(c) ? showTimesMap.get(c)+1 : 1);
        }
        LinkedList<ShowPos> showPosQueue = new LinkedList<>();
        String minSubStr = "1"+s;
        int index = 0;
        while (index < s.length()) {
            if (showTimesMap.containsKey(c = s.charAt(index))) {
                // s当前遍历的字符存在于t,
                if (showTimesMap.get(c) > 0) {
                    // 当前子串中该字符出现次数少于在t中出现次数
                    showPosQueue.add(new ShowPos(c, index));
                    showTimesMap.put(c, showTimesMap.get(c)-1);
                } else {
                    ShowPos newNode;
                    for (int i = 0; i < showPosQueue.size(); i++) {
                        if (showPosQueue.get(i).c == c) {
                            newNode = new ShowPos(c, index);
                            showPosQueue.remove(i);
                            showPosQueue.add(newNode);
                            break;
                        }
                    }
                }
                if (showPosQueue.size() == t.length() && minSubStr.length()-1 > index-showPosQueue.peek().showPos) {
                    // 当子串包含t中所有字符,且当前子串比历史最小子串更短时,更新最小子串
                    minSubStr = s.substring(showPosQueue.peek().showPos, index+1);
                }
            }
            index++;
        }
        return minSubStr.equals("1"+s) ? "" : minSubStr;
    }
}

第三版本代码

class Solution {
    public String minWindow(String s, String t) {
        if (t == null || s.length() < t.length() || t.length() == 0) return "";
        Map<Character, Integer> showTimesMap = new HashMap<>(); // 记录出现在t中的字符与其数量。
                                                                // 在遍历s以添加字符到子串的过程中会动态维护,
                                                                // 用于存储子串中缺失的字符与其数量
        Map<Character, LinkedList<Integer>> showPosMap = new HashMap<>();   // 对t中所有字符,记录在s中出现的位置
        char c;
        for (int i = 0; i < t.length(); i++) {
            showTimesMap.put(c = t.charAt(i), showTimesMap.containsKey(c) ? showTimesMap.get(c)+1 : 1);
            if (!showPosMap.containsKey(c)) showPosMap.put(c, new LinkedList<>());
        }
        boolean[] isShowChar = new boolean[s.length()];
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            if (showPosMap.containsKey((c = s.charAt(i)))) {
                showPosMap.get(c).add(i);
                isShowChar[i] = true;
            }
        }
        String minSubStr = "1"+s;
        int index = 0, leftCharNum = t.length(), leftPos = -1;
        while (index < s.length()) {
            if (showTimesMap.containsKey(c = s.charAt(index))) {
                // s当前遍历的字符存在于t
                leftPos = leftPos==-1 ? index : leftPos;
                if (showTimesMap.get(c) > 0) {
                    // 当前子串中该字符出现次数少于在t中出现次数
                    showTimesMap.put(c, showTimesMap.get(c)-1);
                    leftCharNum--;
                } else {
                    if (c == s.charAt(leftPos))
                        // 如果新加入到子串的字符和当前子串开头的字符相同
                        for (int i = leftPos+1; i < s.length(); i++)
                            if (isShowChar[i]) {
                                leftPos = i;
                                break;
                            }
                    isShowChar[showPosMap.get(c).getFirst()] = false;
                    showPosMap.get(c).removeFirst();
                }
                if (leftCharNum == 0 && minSubStr.length() > index-leftPos+1)
                    // 当子串包含t中所有字符,且当前子串比历史最小子串更短时,更新最小子串
                    minSubStr = s.substring(leftPos, index+1);
            }
            index++;
        }
        return minSubStr.equals("1"+s) ? "" : minSubStr;
    }
}
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