Java算法题-解析 "所有单词串联子串" 算法问题
题目：
给定一个字符串 s 和一组单词 words，要求在字符串 s 中找出所有能够串联单词列表中所有单词的子串的起始索引。
引言：
"所有单词串联子串" 是一个字符串处理问题，要求找出满足条件的子串起始索引，其中子串需要包含列表中所有的单词。解决这个问题需要对字符串操作和匹配有深刻理解，同时需要注意列表中单词的处理和索引的范围。通过解答这个问题，我们可以提升对字符串操作、匹配算法和问题规模的考虑，同时也能拓展对字符串索引操作和处理的应用。
算法思路：
我们可以使用滑动窗口和哈希表来解决这个问题。具体思路如下：
- 首先计算列表中所有单词的总长度
wordLen，以及列表中每个单词的出现次数。 - 对于每个可能的起始索引
start，我们用一个滑动窗口来检查以start为起始索引的子串是否满足条件。 - 定义一个哈希表
wordCount来保存当前窗口中各个单词的出现次数。 - 每次移动窗口右边界
end，将窗口中新加入的单词加入wordCount，然后检查窗口中的单词是否满足条件。 - 如果满足条件，则将当前
start加入结果列表。 - 移动窗口左边界
start，将窗口中的第一个单词从wordCount中移除。
代码实现：
以下是使用 Java 实现的 "所有单词串联子串" 算法的示例代码：
import java.util.*;
public class SubstringWithConcatenation {
public List<Integer> findSubstring(String s, String[] words) {
List<Integer> result = new ArrayList<>();
if (s == null || s.length() == 0 || words == null || words.length == 0) {
return result;
}
int wordLen = words[0].length();
int totalLen = wordLen * words.length;
Map<String, Integer> wordCount = new HashMap<>();
for (String word : words) {
wordCount.put(word, wordCount.getOrDefault(word, 0) + 1);
}
for (int i = 0; i <= s.length() - totalLen; i++) {
String sub = s.substring(i, i + totalLen);
Map<String, Integer> tempCount = new HashMap<>(wordCount);
for (int j = 0; j < totalLen; j += wordLen) {
String word = sub.substring(j, j + wordLen);
if (!tempCount.containsKey(word)) {
break;
}
tempCount.put(word, tempCount.get(word) - 1);
if (tempCount.get(word) == 0) {
tempCount.remove(word);
}
}
if (tempCount.isEmpty()) {
result.add(i);
}
}
return result;
}
}算法分析：
- 时间复杂度：遍历字符串一次，对于每个起始索引需要遍历固定长度的子串，所以时间复杂度为 O(n * m)，其中 n 是字符串的长度，m 是单词的平均长度。
- 空间复杂度：需要额外的空间存储哈希表，所以空间复杂度取决于哈希表的大小，为 O(k)，其中 k 是单词的种类数。
示例和测试：
假设给定字符串 s 为 "barfoothefoobarman"，以及单词列表 words 为 ["foo","bar"]，根据算法，可以在字符串 s 中找到满足条件的子串起始索引为 [0, 9]。
我们可以使用以下代码进行测试：
import java.util.*;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
SubstringWithConcatenation solution = new SubstringWithConcatenation();
String s = "barfoothefoobarman";
String[] words = {"foo", "bar"};
List<Integer> result = solution.findSubstring(s, words);
System.out.println("Starting indices of substring: " + result);
}
}总结：
"所有单词串联子串" 算法问题要求找出满足条件的子串起始索引，其中子串需要包含列表中所有的单词，是一个考察字符串处理和匹配算法的问题。通过实现这个算法，我们可以提升对字符串操作、匹配算法和问题规模的考虑，同时也能拓展对字符串索引操作和处理的应用。这个问题强调了在解决编程难题时，如何使用滑动窗口和哈希表来处理子串的匹配和操作的重要性。
