Leetcode 30:与所有单词相关联的字串(超详细的解法!!!)

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给定一个字符串 s 和一些长度相同的单词 **words。**在 s 中找出可以恰好串联 words 中所有单词的子串的起始位置。

注意子串要与 words 中的单词完全匹配,中间不能有其他字符,但不需要考虑 words 中单词串联的顺序。

示例 1:

输入:
  s = "barfoothefoobarman",
  words = ["foo","bar"]
输出: [0,9]
解释: 从索引 0 和 9 开始的子串分别是 "barfoor" 和 "foobar" 。
输出的顺序不重要, [9,0] 也是有效答案。

示例 2:

输入:
  s = "wordgoodstudentgoodword",
  words = ["word","student"]
输出: []

解题思路

我们首先想到的解法当然是暴力破解。我们将words的所有排列情况列出来,为了避免重复元素,我们应该使用一个set去存放结果。然后我们遍历set中的所有元素,查看元素在s中的位置,并将位置存放到list中。

class Solution:
    def findSubstring(self, s, words):
        """
        :type s: str
        :type words: List[str]
        :rtype: List[int]
        """
        res = list()
        if not words:
            return res
        
        for word in set(itertools.permutations(words)):
            tmp_word = ''.join(word)
            
            i = s.find(tmp_word)

            while i != -1:
                res.append(i)
                i = s.find(tmp_word, i + 1)
                
        return res

提交代码后提示我们Memory Limit Exceeded。我们遗漏了一个条件长度相同的单词 words。所以我们就有了如下的策略,我们可以先将words中的元素存放到dict中,对于例1来说就是

此时我们的目标就是匹配dict中的所有字符串,我们从头开始

我们发现此时匹配了bar,所以我们此时应该移动len(words[0])的步数

我们发现此时foo也匹配了,所以此时dict中的全部元素都匹配成功,我们就要记录开始的index=0。我们现在从index=1开始匹配

我们发现第一个字符串就匹配失败,我们接着从index=2开始也是失败,我们接从index=3开始

我们发现此时第一个匹配成功,所以我们此时应该移动len(words[0])

我们发现此时匹配失败,所以我们就要从index=4,依次往后。

class Solution:
    def findSubstring(self, s, words):
        """
        :type s: str
        :type words: List[str]
        :rtype: List[int]
        """
        if not words:
            return []
        
        words_dict = collections.defaultdict(int)
        for word in words:
            words_dict[word] += 1
            
        s_len, words_len, word_len, res = len(s), len(words), len(words[0]), list()
        for i in range(s_len - words_len*word_len + 1):
            num, has_words = 0, collections.defaultdict(int)
            while num < words_len:
                word = s[i+num*word_len:i+(num+1)*word_len]
                if word not in words_dict:
                    break

                has_words[word] += 1
                if has_words[word] > words_dict[word]:
                    break
                
                num += 1
                
            if num == words_len:
                res.append(i)
                
        return res          

上述代码提交后就获得了accept。你可能已经注意到了上述算法中存在的一些缺陷,例如当我们的words很长时,我们n-1word都匹配成功了,但是就最后一个匹配失败,我们就要index++开始,实际上这是有问题的,我们此时应该继续从失败的单词后继续开始匹配,直到这一轮匹配完再从index++开始,例如

我们发现此时匹配失败,我们应该从the后,也就是foo开始将剩余部分匹配完。

这样我们就充分利用了我们之前存储的信息。为了更好地说明问题,我们取这样的一个例子s = "barfoobarfoobarfoofoo",words = ["foo","bar","foo"]。我们来看一下具体实现步骤

我们发现此时匹配到了一个单词bar,所以此时我们前进len(words[0])步,并且将此时匹配到的单词加入到一个临时的字典中存放。

我们发现此时匹配到了一个单词foo,所以此时我们前进len(words[0])步,并且将此时匹配到的单词加入到一个临时的字典中存放。

我们发现此时匹配到了一个单词bar,但是此时bar的数量已经超过了words中的,所以我们此时要将第一个bar弹出。

我们发现此时匹配到的单词the不在words中,所以此时我们前进len(words[0])步,并且将临时字典清空。

我们发现此时匹配到了一个单词bar,所以此时我们前进len(words[0])步,并且将此时匹配到的单词加入到一个临时的字典中存放。

我们发现此时匹配到了一个单词foo,所以此时我们前进len(words[0])步,并且将此时匹配到的单词加入到一个临时的字典中存放。

我们发现此时匹配到了一个单词foo,并且将此时匹配到的单词加入到一个临时的字典中存放,我们发现此时多有单词匹配成功,我们就将index=12加入到我们的结果中。接着我们再从index=1...len(words[0])-1开始遍历即可。代码如下

class Solution:
    def findSubstring(self, s, words):
        """
        :type s: str
        :type words: List[str]
        :rtype: List[int]
        """
        if not words:
            return []
        
        words_dict = collections.defaultdict(int)
        for word in words:
            words_dict[word] += 1
            
        s_len, words_len, word_len, res = len(s), len(words), len(words[0]), list()
        for k in range(word_len):
            has_words, num = collections.defaultdict(int), 0
            for i in range(k, s_len, word_len):
                word = s[i:i + word_len]
                if word in words_dict:
                    num += 1
                    has_words[word] += 1
                    while has_words[word] > words_dict[word]:
                        pos = i - word_len*(num - 1)
                        rem_word = s[pos:pos + word_len]
                        has_words[rem_word] -= 1
                        num -= 1
                else:
                    has_words.clear()
                    num = 0
                    
                if num == words_len:
                    res.append(i - word_len*(num - 1))
        return res

我将该问题的其他语言版本添加到了我的GitHub Leetcode

如有问题,希望大家指出!!!

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