Python算法题集_找到字符串中所有字母异位词

本文为Python算法题集之一的代码示例

题目438：找到字符串中所有字母异位词

说明：给定两个字符串 s 和 p，找到 s 中所有 p 的 异位词 的子串，返回这些子串的起始索引。不考虑答案输出的顺序。

异位词 指由相同字母重排列形成的字符串（包括相同的字符串）。

示例 1:

输入: s = "cbaebabacd", p = "abc"
输出: [0,6]
解释:
起始索引等于 0 的子串是 "cba", 它是 "abc" 的异位词。
起始索引等于 6 的子串是 "bac", 它是 "abc" 的异位词。
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示例 2:

输入: s = "abab", p = "ab"
输出: [0,1,2]
解释:
起始索引等于 0 的子串是 "ab", 它是 "ab" 的异位词。
起始索引等于 1 的子串是 "ba", 它是 "ab" 的异位词。
起始索引等于 2 的子串是 "ab", 它是 "ab" 的异位词。
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提示:

• 1 <= s.length, p.length <= 3 * 104

• s 和 p 仅包含小写字母

问题分析

1. 因p是固定的，所以检查是否为p的异位词可以直接使用数组的字符计数比较即可【p仅含小写字母，因此数组只有26个元素】
2. 因p长度固定，因此单循环即可遍历字符串
3. 优化思路
   1. 减少计算
   2. 加快比较

1. 标准版【循环进行异位词比较】，性能良好，超越89%，标准版的性能就比较高，说明本题可以优化的空间不大

   注意：CheckFuncPerf是我手搓的函数用时和内存占用模块，下载地址在这里：测量函数运行用时、内存占用的代码单元CheckFuncPerf.py以及使用方法
   

   import CheckFuncPerf as cfp
   
   def findAnagrams(s: str, p: str) -> list[int]:
       list_p = [0] * 26
       list_s = [0] * 26
       list_result = []
       for iIdx in range(len(p)):
           list_p[ord(p[iIdx])-ord('a')] += 1
       for iIdx in range(len(s)):
           list_s[ord(s[iIdx])-ord('a')] += 1
           if iIdx < len(p) - 1:
               continue
           if list_s == list_p:
               list_result.append(iIdx - len(p) + 1)
           list_s[ord(s[iIdx-len(p)+1]) - ord('a')] -= 1
       return list_result
   
   s, p = 'cbaebabacd', 'abc'
   result = cfp.getTimeMemoryStr(findAnagrams, s, p)
   print(result['msg'],'执行结果={}'.format(result['result']))
   # 运行结果
   函数 findAnagrams 的运行时间为 0.00 ms；内存使用量为 4.00 KB 执行结果=[0, 6]
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2. 优化版【每次判断是否出现未出现在p中的字符，如出现进行跳跃】，性能自由落体，超越42%
   

   这种优化有赖于p的特性，p的长度越长，优化效果越好；反之，因为每个字符都要多一次比较，性能反而会下降

   def findAnagrams_ext1(s: str, p: str) -> list[int]:
       list_p = [0] * 26
       list_s = [0] * 26
       list_result = []
       for iIdx in range(len(p)):
           list_p[ord(p[iIdx])-ord('a')] += 1
       iIdx, ileft = 0, 0
       while iIdx < len(s):
           if p.find(s[iIdx])<0:
               if iIdx<len(p):
                   for jIdx in range(iIdx):
                       list_s[ord(s[jIdx])-ord('a')] = 0
               else:
                   for jIdx in range(len(p)):
                       list_s[ord(s[iIdx-jIdx])-ord('a')] = 0
               iIdx += 1
               ileft = iIdx
               continue
           list_s[ord(s[iIdx])-ord('a')] += 1
           if iIdx < len(p) + ileft - 1:
               iIdx += 1
               continue
           if list_s == list_p:
               list_result.append(iIdx - len(p) + 1)
           list_s[ord(s[iIdx-len(p)+1]) - ord('a')] -= 1
           ileft += 1
           iIdx += 1
       return list_result
       
   s, p = 'cbaebabacd', 'abc'
   result = cfp.getTimeMemoryStr(findAnagrams_ext1, s, p)
   print(result['msg'],'执行结果={}'.format(result['result']))
   # 运行结果
   函数 findAnagrams_ext1 的运行时间为 0.00 ms；内存使用量为 0.00 KB 执行结果=[0, 6]
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3. 计算优化版【标准版中，将ord('a')先计算出来，避免每次计算】，性能优异，超越97%
   

   def findAnagrams_iorda(s: str, p: str) -> list[int]:
       iOrda = ord('a')
       list_p = [0] * 26
       list_s = [0] * 26
       list_result = []
       for iIdx in range(len(p)):
           list_p[ord(p[iIdx])-iOrda] += 1
       for iIdx in range(len(s)):
           list_s[ord(s[iIdx])-iOrda] += 1
           if iIdx < len(p) - 1:
               continue
           if list_s == list_p:
               list_result.append(iIdx - len(p) + 1)
           list_s[ord(s[iIdx-len(p)+1]) - iOrda] -= 1
       return list_result
       
   s, p = 'cbaebabacd', 'abc'
   result = cfp.getTimeMemoryStr(findAnagrams_iorda, s, p)
   print(result['msg'],'执行结果={}'.format(result['result']))
   # 运行结果
   函数 findAnagrams_iorda 的运行时间为 0.00 ms；内存使用量为 0.00 KB 执行结果=[0, 6]
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4. 优化加强版【优化版中，将ord('a')先计算出来，避免每次计算】，性能一般，超越54%
   

   def findAnagrams_ext1_iorda(s: str, p: str) -> list[int]:
       iOrda = ord('a')
       list_p = [0] * 26
       list_s = [0] * 26
       list_result = []
       for iIdx in range(len(p)):
           list_p[ord(p[iIdx])-iOrda] += 1
       iIdx, ileft = 0, 0
       while iIdx < len(s):
           if p.find(s[iIdx])<0:
               if iIdx<len(p):
                   for jIdx in range(iIdx):
                       list_s[ord(s[jIdx])-iOrda] = 0
               else:
                   for jIdx in range(len(p)):
                       list_s[ord(s[iIdx-jIdx])-iOrda] = 0
               iIdx += 1
               ileft = iIdx
               continue
           list_s[ord(s[iIdx])-iOrda] += 1
           if iIdx < len(p) + ileft - 1:
               iIdx += 1
               continue
           if list_s == list_p:
               list_result.append(iIdx - len(p) + 1)
           list_s[ord(s[iIdx-len(p)+1]) - iOrda] -= 1
           ileft += 1
           iIdx += 1
       return list_result
       
   s, p = 'cbaebabacd', 'abc'
   result = cfp.getTimeMemoryStr(findAnagrams_ext1_iorda, s, p)
   print(result['msg'],'执行结果={}'.format(result['result']))
   # 运行结果
   函数 findAnagrams_ext1_iorda 的运行时间为 0.00 ms；内存使用量为 0.00 KB 执行结果=[0, 6]
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   一日练，一日功，一日不练十日空

   may the odds be ever in your favor ~