1234. 替换子串得到平衡字符串

题目描述

有一个只含有 'Q', 'W', 'E', 'R' 四种字符，且长度为 n 的字符串。

假如在该字符串中，这四个字符都恰好出现 n/4 次，那么它就是一个「平衡字符串」。

给你一个这样的字符串 s，请通过「替换一个子串」的方式，使原字符串 s 变成一个「平衡字符串」。

你可以用和「待替换子串」长度相同的 任何 其他字符串来完成替换。

请返回待替换子串的最小可能长度。

如果原字符串自身就是一个平衡字符串，则返回 0。

示例 1：

输入：s = "QWER"
输出：0
解释：s 已经是平衡的了。

示例 2：

输入：s = "QQWE"
输出：1
解释：我们需要把一个 'Q' 替换成 'R'，这样得到的 "RQWE" (或 "QRWE") 是平衡的。

示例 3：

输入：s = "QQQW"
输出：2
解释：我们可以把前面的 "QQ" 替换成 "ER"。

示例 4：

    输入：s = "QQQQ"
    输出：3
    解释：我们可以替换后 3 个 'Q'，使 s = "QWER"。

提示：

• 1 <= s.length <= 10^5
• s.length 是 4 的倍数
• s 中只含有 'Q', 'W', 'E', 'R' 四种字符

思路

时间复杂的分析

根据题目的提示，输入的字符串的长度为10^5，则对每个字符的判断和处理应该在常数范围，不能超过lgn，其中n为字符串长度。

解题思路

题目需要我们寻找一个子串，也就是原字符串连续的一部分，通过修改这个子串中任意一部分字符，实现整个字符串的QWER的字符数量相等。题目要求我们返回满足要求的最短的那个子串长度。

因为输入的字符串的长度是4的倍数，则可以确认QWER每个字符的数量avNum为是字符串长度n/4。则满足题目中的子串可以被定义为包含4个字母中大于平均数量的那一部分的子串，我们只要统计字符串中QWER字符的数量，然后分别减去平均字符数量avNum，得到目标字符串数量target数组，则只要某个子串包含这些字符即是满足题目要求的子串，我们只需要遍历所有满足需求的子串，并保存最短的长度即可。

我们可以通过滑动窗口的方式进行遍历，定义左右边界l=0,r=0,当l<n时，在r<n的情况下，右移右边界直至包含所有的target字符，然后更新答案，然后更新左边界，判断是否也满足情况，满足情况下更新答案，然后进行循环，直至l到达n。

数据结构选择

题解

class Solution {
    public int balancedString(String s) {
        Map<Character,Integer> map=new HashMap<>();
        map.put('Q',0);
        map.put('W',1);
        map.put('E',2);
        map.put('R',3);
        int[] nums=new int[4];
        int ava=s.length()/4;
        int n=s.length();
        for(int i=0;i<n;i++){
            nums[map.get(s.charAt(i))]++;
        }
        int[] target=new int[4];
        for(int i=0;i<4;i++){
            target[i]=Math.max(0,nums[i]-ava);
        }
        int ans=n;
        for(int l=0,r=0;l<n;l++){
            if(target[0]==target[1] && target[1]==target[2] && target[3]==target[2]){
                ans=Math.min(r-l,ans);
            }
            while(r<n &&(target[0]>0 || target[1]>0||target[2]>0 ||target[3]>0)){
                target[map.get(s.charAt(r))]--;
                r++;
            }
            if(target[0]<=0 &&target[1]<=0 &&target[2]<=0 &&target[3]<=0)
            {
                ans=Math.min(r-l,ans);
            }
            target[map.get(s.charAt(l))]++;
        }
        return ans;
    }
}