LeetCode-1002. 查找常用字符

问题地址

LeetCode每日一题/2020-10-14

LeetCode1002. 查找常用字符

问题描述

规则

• 给定仅有小写字母组成的字符串数组 A，返回列表中的每个字符串中都显示的全部字符（包括重复字符）组成的列表。例如，如果一个字符在每个字符串中出现 3 次，但不是 4 次，则需要在最终答案中包含该字符 3 次。
• 你可以按任意顺序返回答案。

示例

• 示例1

输入：["bella","label","roller"]
输出：["e","l","l"]

• 示例2

输入：["cool","lock","cook"]
输出：["c","o"]

提示：

• 1 <= A.length <= 100
• 1 <= A[i].length <= 100
• A[i][j] 是小写字母

解析

解题思路

• 统计每个字符串中字符出现次数，然后合并统计结果。

数据操作分析

复杂度分析

1. 时间复杂度
2. 空间复杂度

编码实现

public class LeetCode1002_FindCommonCharacters {
    public List<String> commonChars(String[] A) {
        List<String> ans = new ArrayList<>();
        if (A == null || A.length == 0) return ans;

        Map<Character, Integer> selectTable = new HashMap<>();
        //统计第一个字符串的字符作为比较基准
        for (Character c : A[0].toCharArray()) selectTable.put(c, selectTable.getOrDefault(c, 0) + 1);

        //统计其他字符串中字符出现的次数
        for (int i = 1; i < A.length; i++) {
            char[] tmp = A[i].toCharArray();
            Map<Character, Integer> map = new HashMap<>();
            for (int j = 0; j < tmp.length; j++) {
                Character key = tmp[j];
                //合并统计结果
                if (selectTable.containsKey(key)) {
                    map.put(key, Math.min(selectTable.get(key), map.getOrDefault(key, 0) + 1));
                }
            }
            selectTable = map;
        }
        //map的统计结果转为list
        for (Character key : selectTable.keySet()) {
            int val = selectTable.get(key);
            for (int i = 0; i < val; i++) {
                ans.add(String.valueOf(key));
            }
        }
        return ans;
    }
}

官方解法

方法一：计数

思路与算法：

• 根据题目的要求，如果字符 c 在所有字符串中均出现了 k 次及以上，那么最终答案中需要包含 k 个 c。因此，我们可以使用 \textit{minfreq}[c] 存储字符 c 在所有字符串中出现次数的最小值。
• 我们可以依次遍历每一个字符串。当我们遍历到字符串 s 时，我们使用 \textit{freq}[c] 统计 s 中每一个字符 c 出现的次数。在统计完成之后，我们再将每一个 \textit{minfreq}[c] 更新为其本身与 \textit{freq}[c] 的较小值。这样一来，当我们遍历完所有字符串后，\textit{minfreq}[c] 就存储了字符 c 在所有字符串中出现次数的最小值。

复杂度分析：

1. 时间复杂度:O(n(m+∣Σ∣))，其中 n 是数组 A 的长度（即字符串的数目），m 是字符串的平均长度，\Sigma 为字符集，在本题中字符集为所有小写字母，|\Sigma|=26。
   • 遍历所有字符串并计算 \textit{freq} 的时间复杂度为 O(nm)；
   • 使用 \textit{freq} 更新 \textit{minfreq} 的时间复杂度为 O(n|\Sigma|)；
   • 由于最终答案包含的字符个数不会超过最短的字符串长度，因此构造最终答案的时间复杂度为 O(m+|\Sigma|)。这一项在渐进意义上小于前二者，可以忽略。

2. 空间复杂度：O(∣Σ∣)，这里只计算存储答案之外的空间。我们使用了数组 \textit{freq} 和 \textit{minfreq}，它们的长度均为 |\Sigma|。

编码实现

class Solution {
    public List<String> commonChars(String[] A) {
        int[] minfreq = new int[26];
        Arrays.fill(minfreq, Integer.MAX_VALUE);
        for (String word: A) {
            int[] freq = new int[26];
            int length = word.length();
            for (int i = 0; i < length; ++i) {
                char ch = word.charAt(i);
                ++freq[ch - 'a'];
            }
            for (int i = 0; i < 26; ++i) {
                minfreq[i] = Math.min(minfreq[i], freq[i]);
            }
        }

        List<String> ans = new ArrayList<String>();
        for (int i = 0; i < 26; ++i) {
            for (int j = 0; j < minfreq[i]; ++j) {
                ans.add(String.valueOf((char) (i + 'a')));
            }
        }
        return ans;
    }
}

精彩评论

跳转地址1：1002. 查找常用字符:【哈希法经典应用】详解

思路

• 这道题意一起就有点绕，不是那么容易懂，其实就是26个小写字符中有字符 在所有字符串里都出现的话，就输出，重复的也算。例如：

输入：["ll","ll","ll"]
输出：["l","l"]

• 这道题目一眼看上去，就是用哈希法，“小写字符”，“出现频率”， 这些关键字都是为哈希法量身定做的啊
  • 首先可以想到的是暴力解法，一个字符串一个字符串去搜，时间复杂度是O(n^m)，n是字符串长度，m是有几个字符串。
  • 可以看出这是指数级别的时间复杂度，非常高，而且代码实现也不容易，因为要统计 重复的字符，还要适当的替换或者去重。
  • 那我们还是哈希法吧。如果对哈希法不了解，可以这这篇文章：关于哈希表，你该了解这些！。
  • 如果对用数组来做哈希法不了解的话，可以看这篇：哈希表：可以拿数组当哈希表来用，但哈希值不要太大。
• 了解了哈希法，理解了数组在哈希法中的应用之后，可以来看解题思路了。
• 整体思路就是统计出搜索字符串里26个字符的出现的频率，然后取每个字符频率最小值，最后转成输出格式就可以了。如图：
  
• 先统计第一个字符串所有字符出现的次数，代码如下：

int hashOtherStr[26] = {0}; // 统计除第一个字符串外字符的出现频率
for (int i = 1; i < A.size(); i++) {
    memset(hashOtherStr, 0, 26 * sizeof(int));
    for (int j = 0; j < A[i].size(); j++) {
        hashOtherStr[A[i][j] - 'a']++;
    }
    // 这是关键所在
    for (int k = 0; k < 26; k++) { // 更新hash，保证hash里统计26个字符在所有字符串里出现的最小次数
        hash[k] = min(hash[k], hashOtherStr[k]);
    }
}

• 此时hash里统计着字符在所有字符串里出现的最小次数，那么把hash转正题目要求的输出格式就可以了。代码如下：

// 将hash统计的字符次数，转成输出形式
for (int i = 0; i < 26; i++) {
    while (hash[i] != 0) { // 注意这里是while，多个重复的字符
        string s(1, i + 'a'); // char -> string
        result.push_back(s);
        hash[i]--;
    }
}

编码实现

class Solution {
public:
    vector<string> commonChars(vector<string>& A) {
        vector<string> result;
        if (A.size() == 0) return result;
        int hash[26] = {0}; // 用来统计所有字符串里字符出现的最小频率
        for (int i = 0; i < A[0].size(); i++) { // 用第一个字符串给hash初始化
            hash[A[0][i] - 'a']++;
        }

        int hashOtherStr[26] = {0}; // 统计除第一个字符串外字符的出现频率
        for (int i = 1; i < A.size(); i++) {
            memset(hashOtherStr, 0, 26 * sizeof(int));
            for (int j = 0; j < A[i].size(); j++) {
                hashOtherStr[A[i][j] - 'a']++;
            }
            // 更新hash，保证hash里统计26个字符在所有字符串里出现的最小次数
            for (int k = 0; k < 26; k++) { 
                hash[k] = min(hash[k], hashOtherStr[k]);
            }
        }
        // 将hash统计的字符次数，转成输出形式
        for (int i = 0; i < 26; i++) {
            while (hash[i] != 0) { // 注意这里是while，多个重复的字符
                string s(1, i + 'a'); // char -> string
                result.push_back(s);
                hash[i]--;
            }
        }

        return result;
    }
};