【LeetCode滑动窗口专题】水果成篮 + 最小覆盖子串(hard)

发布时间 2023-03-27 21:38:57作者: dayceng

二刷刷到滑动窗口,发现有一些细节和遗漏,在此补充
实际上关于滑动窗口的题还有一题:最小长度的子数组
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水果成篮

LeetCode904水果成篮

你正在探访一家农场,农场从左到右种植了一排果树。这些树用一个整数数组 fruits 表示,其中 fruits[i] 是第 i 棵树上的水果 种类 。

你想要尽可能多地收集水果。然而,农场的主人设定了一些严格的规矩,你必须按照要求采摘水果:

你只有 两个 篮子,并且每个篮子只能装 单一类型 的水果。每个篮子能够装的水果总量没有限制。
你可以选择任意一棵树开始采摘,你必须从 每棵 树(包括开始采摘的树)上 恰好摘一个水果 。采摘的水果应当符合篮子中的水果类型。每采摘一次,你将会向右移动到下一棵树,并继续采摘。
一旦你走到某棵树前,但水果不符合篮子的水果类型,那么就必须停止采摘。
给你一个整数数组 fruits ,返回你可以收集的水果的 最大 数目。

示例 1:

输入:fruits = [1,2,1]
输出:3
解释:可以采摘全部 3 棵树。

示例 2:

输入:fruits = [0,1,2,2]
输出:3
解释:可以采摘 [1,2,2] 这三棵树。
如果从第一棵树开始采摘,则只能采摘 [0,1] 这两棵树。

示例 3:

输入:fruits = [1,2,3,2,2]
输出:4
解释:可以采摘 [2,3,2,2] 这四棵树。
如果从第一棵树开始采摘,则只能采摘 [1,2] 这两棵树。

思路

题目的要求,换个说法就是:找到一段数组中的元素,该段元素中类型最多为2种,如果段中元素达到3种就直接停止。我们的目标是使这个段中元素的个数尽可能多

例如:(示例3)

[[1,2],3,2,2]
[[1,2,3],2,2]

如果是从1开始取的话,到3就会停止,最终只能取到[1, 2],显然这不是题设规则下的最优解

如果我们从2开始取呢?

[1,[2,3],2,2]
[1,[2,3,2],2]
[1,[2,3,2,2]]

最后结果是[2,3,2,2],这是最优解

这里的“段”,实际上很类似窗口,由此可以联想到滑动窗口算法

我们需要维护的窗口内只能存在两种类型的数,一旦出现第三种,缩小窗口的左边界,直到再次满足条件后,继续使右边界扩大

思路很明确了,那怎么实现呢?关键点是如何记录元素出现次数

根据之前的经验,要记录某种东西出现的次数,可以考虑用哈希表

这里创建一个哈希表unordered_map,键是当前的遍历值,值是出现次数

判断哈希表的大小,一旦大于2,就触发循环,在map中找到以左指针指向的数组值为哈希表键的元素,将其移除即可(注意,要先删除干净其键对应的值,这里在下面细说),同时,left的指针向右移动。

最后,左右指针作差,更新结果保存变量(取最大的保存)

代码

坑(关于map的使用)

思路定下来了,写代码吧

这是根据思路写的第一版

class Solution {
public:
    int totalFruit(vector<int>& fruits) {
        //定义左指针
        int left = 0;
        int res = 0;
        unordered_map<int, int> typeCount;//定义一个哈希表,键是遍历值
        for(int right = 0; right < fruits.size(); ++right){
            typeCount[fruits[right]]++;
            while(typeCount.size() > 2){//如果类型大于2,开始移动左指针缩小窗口
                auto it = typeCount.find(fruits[left]);
                if(it != typeCount.end()){//找到左指针对应的键值,删除
                    typeCount.erase(it); 
                }
                left++;
            }
            res = max(res, right - left + 1);
        }
        return res;
    }
};

看起来没有什么问题,其实问题挺大的,并且很隐蔽

问题主要出现在以下部分:

				auto it = typeCount.find(fruits[left]);
                if(it != typeCount.end()){//找到左指针对应的键值,删除
                    typeCount.erase(it); 
                }

这里的本意是:在map中找到以fruits[left]为键的元素,然后将其移除。

这是符合我们之前的逻辑推导的,但是在代码落实的时候出问题了

在map中查找某个键对应的值,返回的是一个迭代体,我们可以通过it != typeCount.end()判断是否查找到对应的键值

这里在找到键值对后,我直接把返回的迭代体删了

只删迭代体对象没用啊,map中对应的键值对是不受影响的,也就是说,删了个寂寞

正确删除map中键值对的操作是:

  • 使用find找到键值对
  • 将键对应的值(it->second)全部删除
  • 判断当前键对应的值为0后,删除指向键值对的迭代体
完整代码

根据上述讨论修改后的代码如下:

class Solution {
public:
    int totalFruit(vector<int>& fruits) {
        int left = 0;//定义左指针
        int res = 0;
        unordered_map<int, int> typeCount;//定义一个哈希表,键是遍历值
        for(int right = 0; right < fruits.size(); ++right){
            typeCount[fruits[right]]++;//记录出现次数
            while(typeCount.size() > 2){//如果类型大于2,开始移动左指针缩小窗口
                auto it = typeCount.find(fruits[left]);//使用find找到键值对,并返回迭代体对象
                it->second--;//将键对应的值全部删除
                if(it->second == 0){
                    typeCount.erase(it); //删除指向键值对的迭代体
                }
                left++;//左指针右移
            }
            res = max(res, right - left + 1);//将最大值更新到结果变量
        }
        return res;
    }
};

本题思路其实不难想,主要问题出现在代码实现,对于map的使用不熟练

最小覆盖子串

LeetCode76最小覆盖子串

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"
解释:最小覆盖子串 "BANC" 包含来自字符串 t 的 'A'、'B' 和 'C'。
示例 2:

输入:s = "a", t = "a"
输出:"a"
解释:整个字符串 s 是最小覆盖子串。
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。

思路

大体思路

从题目给的模板(minWindow)可以得到提示,这题可以用滑动窗口算法解(其实不看也应该能想到)

我们需要维护一个窗口

窗口的右边界不断遍历输入字符串s,往窗口内添加字符,直到当前窗口内出现目标字符串t中的所有字符,此时移动左边界来缩小窗口,取出冗余字符

好了,此题关于滑动窗口部分的思路讨论完毕

很清晰是吧?然后写代码的时候会发现根本写不出

因为很多思路中理所当然的地方用代码很难实现

代码实现思路

那么用代码写的时候应该怎么考虑呢?

我们要维护两个哈希表(unordered_map),hsht

ht用与统计目标字符串t中各字符出现的次数;

hs用于记录当前遍历字符出现的次数;(至于为什么是“次数”,后面会说)

定义结果字符串res、左指针变量left.、计数变量count

右指针遍历输入字符串s,将遍历字符加入hs

如果当前遍历字符是目标字符串t中的目标字符,且出现次数小于等于ht中的出现次数,计数变量加1

什么意思呢?

TBD,有空再补,先看代码和注释吧

代码

class Solution {
public:
    string minWindow(string s, string t) {
        unordered_map<char, int>hs, ht;//用于统计t和s的hash表,键为对应字符,值为出现次数
        for(int i = 0; i < t.size(); ++i){//统计t的字符出现次数
            ht[t[i]]++;
        }
        string res;//定义结果字符串
        int left = 0;
        int count = 0;//用于统计s中目标字符(t中字符)出现的次数
        for(int right = 0; right < s.size(); ++right){//遍历字符串s,对应字符出现后在hs记录
            hs[s[right]]++;
            if(hs[s[right]] <= ht[s[right]]){//如果当前添加的hs值在ht中出现,且次数小于等于ht中的次数,该字符有效,计数加1
                count++;
            }
            //不满足上述条件就说明当前目标字符在hs中出现次数大于ht中次数
            while(hs[s[left]] > ht[s[left]]){//此时,要移动左边界去除当前窗口中的冗余字符
                //注意,是先减值,再移动left!!!
                hs[s[left]]--;//对应减少hs中的值,直到hs中的目标字符出现次数均与ht中相等
                left++;//移动左边界
            }
            //更新res
            if(count == t.size()){//当count计数与t长度相等时表示当前窗口中已经包含有全部t中的目标字符,需要更新res
                if(res.empty() || res.size() > right - left + 1){//结果字符串为空或其长度大于当前窗口长度
                    res = s.substr(left, right - left + 1);//截取当前窗口内字符串作为结果字符串
                }
            }   
        }
        return res;
    }
};