滑动窗口相关算法

总结滑动窗口相关LeetCode题目。

滑动窗口

滑动窗口模板:

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int left = 0, right = 0;

while (right < s.size()) {
    // 增大窗口
    window.add(s[right]);
    right++;
    
    while (window needs shrink) {
        // 缩小窗口
        window.remove(s[left]);
        left++;
    }
}

209.长度最小的子数组

这道题HotStar一面考到了,用滑动窗口解决。这里写的是前缀和数组和滑动窗口来解决, 其实也可以降低空间复杂度,直接用滑动窗口解决,一个变量来记子数组的和。

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class Solution {
    // 前缀和数组 + 滑动窗口
    public int minSubArrayLen(int target, int[] nums) {
        int[] preSum = new int[nums.length];
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            sum += nums[i];
            preSum[i] = sum;
        }
        int left = 0, right = 0;
        int length = Integer.MAX_VALUE;
        while (left <= right && right < nums.length) {
            while (right < nums.length && preSum[right] - preSum[left] + nums[left] < target) {
                right++;
            }
            System.out.println(right);
            length = Math.min(length, right - left + 1);
            System.out.println(length);
            left++;
        }
        return preSum[nums.length - 1] < target ? 0 : length;
    }
}

3.无重复字符的最长子串

直接上代码:

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class Solution {
    // 滑动窗口
    public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
        if (s.length() == 0) return 0;
        int left = 0, right = 0;
        int length = 1;
        Set<Character> set = new HashSet<>();
        while (left <= right && right < s.length()) {
            while (right < s.length() && !set.contains(s.charAt(right))) {
                set.add(s.charAt(right));
                right++;
            }
            // System.out.println("left " + left + " right " + right);
            length = Math.max(length, right - left);
            set.remove(s.charAt(left));
            left++;  
        }
        return length;
    }
}

这里和模板有所区别,不过思路都是一样的。这里是不停的在移动右指针,一旦不满足条件,就调节左指针。

76.最小覆盖子串

这道题需要好好想一下,什么时候收缩窗口,我们知道肯定是窗口中已经包含了整个字符串t中的所有字符,但是这个逻辑如何去实现呢?下面假设String s = "ADOBECODEBANC"String t = "ABC"

  • 首先根据字符串t构造一个哈希表subStringMap
  • 滑动窗口内的哈希表记为curMap,但是这个哈希表不存储滑动窗口内所有的字符和相应出现的次数,我们只关心那些在subStringMap中包含的字符。
  • 设置一个变量valid,记录窗口内的有效字符的个数。如果当前窗口中A出现的次数达到了subStringMapA出现的次数,valid++,也就是滑动窗口内覆盖了字符A,这也是为了后面好判断窗口收缩条件,也就是valid == subStringMap.size(),满足这个条件说明滑动窗口内刚好覆盖了子串。这一步思路最为关键。
  • 窗口收缩后,更新相应变量的值,curMap要变,valid也需要更新。
  • 最后为了返回最小的覆盖子串,用lenstart两个变量来记录结果。
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class Solution {
    // 滑动窗口
    public String minWindow(String s, String t) {
        if (t.length() > s.length()) return "";
        HashMap<Character, Integer> subStringMap = new HashMap<>();
        for (int i = 0; i < t.length(); i++) {
            subStringMap.put(t.charAt(i), subStringMap.getOrDefault(t.charAt(i), 0) + 1);
        }
        HashMap<Character, Integer> curMap = new HashMap<>();
        int left = 0, right = 0;
        int valid = 0;
        int start = 0, len = Integer.MAX_VALUE;
        while (right < s.length()) {
            char c = s.charAt(right);
            right++;
            if (subStringMap.containsKey(c)) {
                curMap.put(c, curMap.getOrDefault(c, 0) + 1);
                if (curMap.get(c).equals(subStringMap.get(c))) {
                    valid++;
                }
            }

            while (valid == subStringMap.size()) {
                // 更新最小字符串
                if (right - left < len) {
                    start = left;
                    len = right - left;
                }
                char d = s.charAt(left);
                left++;
                if (subStringMap.containsKey(d)) {
                    if (subStringMap.get(d).equals(curMap.get(d))) {
                        valid--;
                    }
                    curMap.put(d, curMap.getOrDefault(d, 0) - 1);
                }
            }
        }
        return len == Integer.MAX_VALUE ? "" : s.substring(start, start + len);
    }
}

参考资料