滑动窗口解题框架

算法逻辑和框架

该算法的大致逻辑如下:

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++;
    }
}

代码框架:

/* 滑动窗口算法框架 */
void slidingWindow(string s, string t) {
    unordered_map<char, int> need, window;
    for (char c : t) need[c]++;
  
    int left = 0, right = 0;
  	int valid = 0;
    while (right < s.size()) {
        // c 是将移入窗口的字符
        char c = s[right];
        // 右移窗口
        right++;
        // 进行窗口内数据的一系列更新
        ...

        /*** debug 输出的位置 ***/	
        printf("window: [%d, %d)\n", left, right);
        /********************/

        // 判断左侧窗口是否要收缩
        while (window needs shrink) {
            // d 是将移出窗口的字符
            char d = s[left];
            // 左移窗口
            left++;
            // 进行窗口内数据的一系列更新
            ...
        }
    }
}

其中两处...表示的更新窗口数据的地方,到时候你直接往里面填就行了

而且,这两个...处的操作分别是右移和左移窗口更新操作,等会你会发现它们操作是完全对称的。

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:如果 s 中存在这样的子串,我们保证它是唯一的答案。

滑动窗口算法的思路是这样

1、我们在字符串S中使用双指针中的左右指针技巧,初始化left = right = 0把索引左闭右开区间[left, right)称为一个「窗口」

2、我们先不断地增加right指针扩大窗口[left, right),直到窗口中的字符串符合要求(包含了T中的所有字符)。

3、此时,我们停止增加right,转而不断增加left指针缩小窗口[left, right),直到窗口中的字符串不再符合要求(不包含T中的所有字符了)。同时,每次增加left,我们都要更新一轮结果。

4、重复第 2 和第 3 步,直到right到达字符串S的尽头。

现在开始套模板,只需要思考以下四个问题

1、当移动right扩大窗口,即加入字符时,应该更新哪些数据?

2、什么条件下,窗口应该暂停扩大,开始移动left缩小窗口?

3、当移动left缩小窗口,即移出字符时,应该更新哪些数据?

4、我们要的结果应该在扩大窗口时还是缩小窗口时进行更新?

如果一个字符进入窗口,应该增加window计数器;

如果一个字符将移出窗口的时候,应该减少window计数器;

valid满足need时应该收缩窗口;

应该在收缩窗口的时候更新最终结果。

下面是完整代码:

string minWindow(string s, string t) {
    unordered_map<char, int> need, window;
    for (char c : t) need[c]++;

    int left = 0, right = 0;
    int valid = 0;
    // 记录最小覆盖子串的起始索引及长度
    int start = 0, len = INT_MAX;
    while (right < s.size()) {
        // c 是将移入窗口的字符
        char c = s[right];
        // 右移窗口
        right++;
        // 进行窗口内数据的一系列更新
        if (need.count(c)) {
            window[c]++;
            if (window[c] == need[c])
                valid++;
        }

        // 判断左侧窗口是否要收缩
        while (valid == need.size()) {
            // 在这里更新最小覆盖子串
            if (right - left < len) {
                start = left;
                len = right - left;
            }
            // d 是将移出窗口的字符
            char d = s[left];
            // 左移窗口
            left++;
            // 进行窗口内数据的一系列更新
            if (need.count(d)) {
                if (window[d] == need[d])
                    valid--;
                window[d]--;
            }                    
        }
    }
    // 返回最小覆盖子串
    return len == INT_MAX ? "" : s.substr(start, len);
}