代码训练LeetCode(4)字母异位词-编程知识

代码训练(4)LeetCode之字母异位词

Author: Once Day Date: 2024年3月6日

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参考文章:

242. 有效的字母异位词 - 力扣（LeetCode）
力扣 (LeetCode) 全球极客挚爱的技术成长平台

文章目录

- - 代码训练(4)LeetCode之字母异位词
  - - 1. 原题
    - 2. 分析
    - 3. 代码实现
    - 4. 总结

1. 原题

给定两个字符串 s 和 t ，编写一个函数来判断 t 是否是 s 的字母异位词。

**注意：**若 s 和 t 中每个字符出现的次数都相同，则称 s 和 t 互为字母异位词。

例如对于car和raw，就不是字母异位词，因为c和w没有对上。

2. 分析

该问题是一个简单的编程题目，用C语言来实现，只要要求性能较高(速度90%)，一般不浪费内存即可。

题目要求我们编写一个函数，这个函数需要判断两个字符串 s 和 t 是否是字母异位词。如果一个字符串的字母重新排列后能够得到另一个字符串，那么这两个字符串互为字母异位词。换句话说，两个字符串有相同的字母和相同数量的每个字母。

解决这个问题，核心思路是检查两个字符串中每个字母的数量是否完全相同。

哈希表法：我们可以使用一个哈希表(或称为字典)来记录字符串 s 中每个字符出现的次数，然后遍历字符串 t，减少哈希表中对应字符的计数。如果最后哈希表中所有字符的计数都是零，则说明 t 是 s 的字母异位词。
数组法：由于题目只提到了字母，我们可以假设输入是 ASCII 字符串，因此可以使用一个大小为 26 的整数数组来代替哈希表。数组的每个位置对应一个字母，值为该字母在字符串 s 中出现的次数。这种方法在空间上更加高效，因为它不需要额外的哈希表结构。
排序法：将两个字符串分别排序，如果它们相等，则它们是字母异位词。

如果题目支持大量字符(比如宽字符unicode字符)，那么Hash方法更合适。

这里只考虑26个字母，使用数组法解决效率更高，如下：

如果 s 和 t 的长度不同，则它们不能是字母异位词，返回 false。
创建一个大小为 26 的整数数组来存储每个字母的频率。
遍历字符串 s，对于每个字符 c，在数组中 c - 'a' 的位置增加 1。
遍历字符串 t，对于每个字符 c，在数组中 c - 'a' 的位置减少 1。
遍历整数数组，如果所有位置的值都是 0，则返回 true；否则，返回 false。

假设我们有两个字符串 s = "anagram" 和 t = "nagaram"。

两个字符串长度相同，继续。
创建频率数组 freq[26]。
遍历 s，更新频率数组：freq['a' - 'a'] = 3, freq['n' - 'a'] = 1, 等等。
遍历 t，更新频率数组：每个对应字符的频率减 1。
最后检查频率数组，所有值都是 0，所以 t 是 s 的字母异位词。

性能优化关键点

执行速度：直接使用长度为 26 的数组来存储每个字母频率是相当快的操作，因为数组的访问时间是常数时间。
内存使用：使用静态大小的数组，而不是动态数据结构如哈希表，可以减少内存开销。

3. 代码实现

bool isAnagram(char* s, char* t) {int16_t s1[26] = {0};while (*s != '\0') {s1[*s - 'a']++;s++;}while (*t != '\0') {if (--s1[*t - 'a'] < 0) {return false;}t++;}for (int i = 0; i < 26; i++) {if (s1[i]) {return false;}}return true;
}

这段代码定义了一个函数 isAnagram，它用来检测两个输入的字符串 s 和 t 是否为字母异位词。字母异位词是指由相同的字母以不同的顺序组成的单词或短语。

函数的工作原理如下：

定义并初始化一个整型数组 s1 用于计数26个英文字母在字符串 s 中出现的次数。数组的每个索引对应一个字母（0索引对应 ‘a’，1索引对应 ‘b’，以此类推）。
第一个 while 循环遍历字符串 s，通过递增 s1 数组相应的计数器来记录每个字母出现的次数。
第二个 while 循环遍历字符串 t，同时递减 s1 数组中相应字母的计数器。如果某个字母的计数器在递减前已经是0或在递减后变为负数，这意味着字符串 t 中这个字母出现的次数多于字符串 s 中的次数，或者字符串 s 中没有这个字母，因此可以判断两个字符串不是字母异位词，函数返回 false。
第三个 for 循环检查 s1 数组中的计数器是否都回到了0。如果有任何计数器的值不为0，这意味着字符串 s 中有字母没有在字符串 t 中出现相同的次数，或字符串 t 较短而未能消除 s 中的某些字母计数，因此两个字符串也不是字母异位词，函数同样返回 false。
如果所有的计数器最终都是0，这意味着两个字符串有相同的字母和相同的字母出现次数，函数返回 true，表示字符串 s 和 t 是字母异位词。