[LeetCode 76] Minimum Window Substring

Given a string S and a string T, find the minimum window in S which will contain all the characters in T in complexity O(n).

Example:

Input: S = "ADOBECODEBANC", T = "ABC"
Output: "BANC"

Note:

  • If there is no such window in S that covers all characters in T, return the empty string "".
  • If there is such window, you are guaranteed that there will always be only one unique minimum window in S.

Solution

  1. 关于字母出现的频次问题用hashtable,且这里的字符其实只有Ascii码里面的前128个字符,所以使用int[128]
  2. 首先统计T stringint[128]上就记录了每一个字符的个数。
  3. 要想在O(n)的时间, 用到滑动窗的思路。那么定义这个窗口,窗口的左边界到右边界内的字符包含了T string中所有字符,并且左边界一定不能再向右移动。
  4. 同时,定义一个counter来记录在S string中找到了多少个T string的字符,当counter = s.length表示找到了所有字符,但有可能包含多余的字符,并不是最小集合。此时就需要移动左边界。具体逻辑如下:
  • 定义counter,初始化距离为s.length,在S string中滑动窗口时 (左右边界初始都为0):
    1)向右滑动右边界时,每增加一个字母,如果其为T string中字符,且出现频次不超过T string中该字母的频次,那么counter - 1
    2)向右滑动左边界时,每移除一个字母,如果其为T string中字符,且出现频次不超过T string中该字母的频次,那么counter + 1

  • 判断右边界
    1) 如果这个位置的值> 0,说明这个位置是T string中字符,并且现在窗中个数还不足,counter --
    2) 如果这个位置的值<= 0,那么这个位置为以下情况,不操作:
    * 不是T string中的字符。
    * 是T string中的字符,但是窗中这个字符太多,以至于为负。

  • 当前counter为0,说明窗中包含了所有字符,但是可能有多的,尝试移动左边界,过程中会update counter,一旦 counter != 0, 则停止移动左边界:
    1) 如果左边界int[128]上对应位置值== 0,说明此字符是集合需要的字符(否则这个位置的值该为负),并且个数刚刚好,counter ++ (因为其会被移除,则update counter
    2) int[128]上对应位置值++1 且 右移左边界。

Time: O(n), Space O(1)

Code

class Solution {
    public String minWindow(String s, String t) {
        int sLen = s.length ();
        int tLen = t.length ();
        
        // S is shorter than T, can never find such substring
        if (sLen < tLen)
        {
            return "";
        }
        
        // Use hashtable to track occurance of characters in T
        // and use a viable [count] to track how many characters are found in S
        // Only while count == length of T, means it is a substring which contains all characters in T
        // But, it might also contain characters which are not in T.
        
        int left = 0, right = 0;
        int head = 0; // it requires to return the min substring, use head to tracker the left pointer of min substring;
        int count = tLen; // initial count == tLen. count -- while find a character in S, while count == 0, means find all characters
        int minLen = Integer.MAX_VALUE;
        int[] tracker = new int [256];
        
        // loop through T to get the occurance of characters
        for (char ch : t.toCharArray ())
        {
            tracker [ch] ++;
        }
        
        // loop through S, to find the substring while contains all characters in T
        while (right < sLen)
        {
            // if the value is > 0, means it is the character in T (initially it is 0)
            if (tracker [s.charAt (right)] > 0) 
            {
                count --;
            }
            tracker [s.charAt (right)] --;
            right ++; // move right pointer
            
            // found all characters, try to move left pointer
            while (count == 0) 
            {
                // update the min substring head and length
                if (right - left < minLen)
                {
                    minLen = right - left;
                    head = left;
                }
                
                // while == 0, it's the character in T and  the occurance is also satisfied the requirement
                if (tracker [s.charAt (left)] == 0)
                {
                    count ++;
                }
                // move left pointer
                tracker [s.charAt (left)] ++;
                left ++;
            }
        }
        
        return minLen == Integer.MAX_VALUE ? "" : s.substring (head, head + minLen);
    }
}
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