C++“窗口”法寻找子串

任务

题目和解题方法来源：左神（左程云）：深入解析字节跳动算法面试题与数据结构
用C++实现算法（原讲解为Java）。并通过随机新建字符串进行测试。
源代码于GitHub

题目

给定长度为m的字符串aim，以及一个长度为n的字符串str
问能否在str中找到- -个长度为m的连续子串, 使得这个子串刚好由aim的m个字符组成，顺序无所谓, 返回任意满足条件的一个子串的起始位置，未找到返回-1

思路

基本方法：遍历

找到str中所有字串substr，比较substr与aim是否成分相同（字母的种类和数量一致）

• 统计第一个串 各字符统计
• 遍历第二个串 – 至0 则false

窗口法

遍历所有可能的字串长度通过窗口：欠与还

解题

遍历

//比较与aim长度相同的的所有子串是否含有与它成分一致，若有，返回偏移量，否则返回-1
int findAim(string str, string aim)
{
	//cout << str.length() - aim.length() << endl;
	if (str.length() < aim.length())
		return -1;
	
	//数组，统计字符范围内的字符出现个数
	
	string substr;
	bool findAim;

	for (int i = 0; i < str.length() - aim.length(); i++)
	{
		int count[255] = {0};
		for (int i = 0; i < aim.length(); i++)
		{
			count[aim[i]]++;
		}
		substr = str.substr(i, aim.length());
		findAim = true;
		for (int i = 0; i < aim.length(); i++)
		{
			if (--count[substr[i]] < 0)
				findAim = false;				
		}
		if (findAim == true)
			return i;
	}
	return -1;
}

窗口法

//比较与aim长度相同的的所有子串是否含有与它成分一致，若有，返回偏移量，否则返回-1
//法2：最优解，通过“窗口”
int findAim2(string str, string aim)
{
	//cout << str.length() - aim.length() << endl;
	if (str.length() < aim.length())
		return -1;

	//初始为aim的各字符值
	int count[255] = { 0 };
	int* pcnt = count + 97;
	for (int i = 0; i < aim.length(); i++)
		count[aim[i]]++;
	
	//记录窗口与aim的交易关系
	//初始值是字符总长度
	int owe = aim.length();

	//初始化第一个窗口
	for (int i = 0; i < aim.length(); i++)
	{
		//若新增的是还在需要中的，那么相当于“火中送碳”，owe--
		if (count[str[i]]-- > 0)
			owe--;
		//若新增的是之前冗余不被需要的，那么相当于“供非所求”，owe++
		else
			owe++;
	}
	if (owe == 0)
		return 0;

	//移动“窗口”，每次移动：拿去一个字符，新增一个字符，共可移动str.length() - aim.length()次
	//移除的字符是第i个，新增的字符是第i+aim.length()个
	for (int i = 0; i <= str.length() - aim.length(); i++)
	{
		//字符
		int removed = str[i], added = str[i + aim.length()];
		//判断
		//若被移除的是之前冗余不被接受的，那么相当于“及时止损”，owe--
		if (count[removed]++ < 0)
			owe--;
		//若被移除的是还在需要中的，那么相当于“屋漏偏逢连夜雨”，owe++
		else
			owe++;

		//若新增的是还在需要中的，那么相当于“火中送碳”，owe--
		if (count[added]-- > 0)
			owe--;
		//若新增的是之前冗余不被接受的，那么与最初发生的事情一致，owe++
		else
			owe++;

		//全部抵消，世界和平，移动了i次窗口，位于第i+1处
		if (owe == 0)
			return i + 1;
	}
	return -1;
}

测试

生成随机字符串

string generateArr(int len, int left, int right)
{
	if (left > right)
		return "";
	string str;// = "I lsfjo st";
	str.resize(len+1);

	for (int i = 0; i < len ; i++)
	{
		str[i] = left + rand() % (right - left);
		//cout<<str[i] << endl;
	}
	
	return str;
}