LeetCode 383.赎金信-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了LeetCode 383.赎金信。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

383.赎金信

一、题目

给你两个字符串：ransomNote 和 magazine ，判断 ransomNote 能不能由 magazine 里面的字符构成。

如果可以，返回 true ；否则返回 false 。

magazine 中的每个字符只能在 ransomNote 中使用一次。

示例 1：

输入：ransomNote = "a", magazine = "b"
输出：false

示例 2：

输入：ransomNote = "aa", magazine = "ab"
输出：false

示例 3：

输入：ransomNote = "aa", magazine = "aab"
输出：true

提示：

1 <= ransomNote.length, magazine.length <= 105
ransomNote 和 magazine 由小写英文字母组成

二、解法

方法一：哈希法

算法思路

为了判断ransomNote是否能由magazine中的字符构成，我们可以使用哈希表来统计ransomNote和magazine中每个字符的出现次数。首先，我们创建一个空的哈希表Note来记录ransomNote中每个字符出现的次数。然后，我们遍历ransomNote，对于每个字符，我们将其作为键，将其出现次数加1并存储在Note中。接下来，我们遍历magazine，对于每个字符，我们将其作为键，将其出现次数减1。最后，我们检查Note中的所有键值对，如果存在任何一个键对应的值大于0，则说明magazine中的字符无法满足ransomNote的要求，返回false；否则，返回true。

详细实现

class Solution {
public:
    bool canConstruct(string ransomNote, string magazine) {
        std::map<char, int> Note;
        
        // 统计ransomNote中每个字符出现的次数
        for (int i = 0; i < ransomNote.size(); i++) {
            Note[ransomNote[i]]++;
        }
        
        // 减去magazine中出现的字符次数
        for (int i = 0; i < magazine.size(); i++) {
            Note[magazine[i]]--;
        }
        
        // 检查Note中的每个键值对
        for (auto iter = Note.begin(); iter != Note.end(); iter++) {
            if (iter->second > 0) {
                return false;
            }
        }
        
        return true;
    }
};

算法分析

时间复杂度分析：遍历ransomNote和magazine的时间复杂度都是O(n)，其中n是字符串的长度。同时，检查Note中的每个键值对的时间复杂度也是O(n)，因为Note中的键值对的个数不会超过n。因此，整体的时间复杂度为O(n)。

空间复杂度分析：创建了一个大小为O(n)的哈希表Note来记录字符出现的次数，以及少量的额外空间用于循环变量和其他临时变量。因此，整体的空间复杂度为O(n)。

这是简化版本：

class Solution {
public:
    bool canConstruct(string ransomNote, string magazine) {
        std::map<char, int> Note;
        for (char c : ransomNote) {
            Note[c]++;
        }
        for (char c : magazine) {
            Note[c]--;
        }
        for (const auto& pair : Note) {
            if (pair.second > 0) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
};

方法二：数组

算法思路

为了判断ransomNote是否能由magazine中的字符构成，我们可以使用一个大小为26的数组result来记录magazine中每个字符出现的次数。首先，我们判断ransomNote的长度是否大于magazine的长度，如果是，则无法构成，返回false。然后，我们遍历magazine，对于每个字符，将其转换为对应的数组索引，将对应的数组元素加1，表示该字符出现了一次。接下来，我们遍历ransomNote，对于每个字符，将其转换为对应的数组索引，将对应的数组元素减1，表示该字符在构建ransomNote时被使用了一次。同时，我们检查数组中对应元素的值，如果小于0，说明magazine中的字符无法满足ransomNote的要求，返回false。最后，若遍历完成，说明所有字符都能够满足要求，返回true。

详细实现

class Solution {
public:
    bool canConstruct(string ransomNote, string magazine) {
        int result[26] = {0};
        
        // 判断ransomNote长度是否大于magazine长度
        if (ransomNote.size() > magazine.size()) {
            return false;
        }
        
        // 统计magazine中每个字符出现的次数
        for (int i = 0; i < magazine.size(); i++) {
            result[magazine[i]-'a']++;
        }
        
        // 检查ransomNote中的每个字符
        for (int i = 0; i < ransomNote.size(); i++) {
            result[ransomNote[i]-'a']--;
            
            // 检查字符出现次数是否足够
            if (result[ransomNote[i]-'a'] < 0) {
                return false;
            }
        }
        
        return true;
    }
};

算法分析

时间复杂度分析：遍历magazine的时间复杂度是O(m)，其中m是magazine的长度。遍历ransomNote的时间复杂度是O(n)，其中n是ransomNote的长度。因此，整体的时间复杂度为O(m + n)。
空间复杂度分析：创建了一个大小为26的整数数组result，用于记录字符出现的次数，以及少量的额外空间用于循环变量和其他临时变量。因此，整体的空间复杂度为O(1)。

一些拓展

赎金信问题的应用

赎金信问题实际上是一种字符统计的问题，可以应用于许多实际场景。下面是一些例子：

字符串匹配：赎金信问题可以看作是字符串匹配的一种特殊情况。我们可以通过统计字符出现的次数，来判断一个字符串是否可以由另一个字符串构成。这个应用场景可以用在搜索引擎中的关键词匹配，或者在文本处理中的模式匹配等。

字符频率统计：赎金信问题中的字符统计思想，可以应用于统计字符串中各个字符出现的频率。这个应用场景可以用在自然语言处理中的文本频率统计，或者在数据挖掘中的特征提取等。

数据完整性验证：赎金信问题也可以用于数据完整性验证，即验证一组数据是否包含了所需的信息。通过统计字符出现的次数，我们可以判断数据中是否缺少了某些必要的信息。这个应用场景可以用在数据传输中的完整性验证，或者在数据库中的数据一致性检查等。

优化思路：位图法

除了哈希法和数组法，我们还可以使用位图法来解决赎金信问题。

位图法是一种空间优化的方法，它使用一个位图来表示字符出现的情况。位图是一种用二进制位表示数据的数据结构，每个二进制位表示一个字符是否出现。在赎金信问题中，我们可以使用一个长度为26的位图，每个二进制位表示一个小写字母是否出现。初始时，位图中的所有位都被设置为0。当某个字符出现时，我们将对应位置为1。通过对位图的位操作，我们可以快速地判断一个字符是否出现。

位图法的优点是可以节省空间，特别是在字符集较大时。然而，位图法的缺点是只能处理有限的字符集，且字符集不能重复。

下面是使用位图法解决赎金信问题的示例代码：文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-524030.html

class Solution {
public:
    bool canConstruct(string ransomNote, string magazine) {
        uint32_t bitmap = 0;
        
        // 遍历magazine，设置位图中对应的位为1
        for (char c : magazine) {
            bitmap |= (1 << (c - 'a'));
        }
        
        // 遍历ransomNote，检查位图中对应的位是否为1
        for (char c : ransomNote) {
            if ((bitmap & (1 << (c - 'a'))) == 0) {
                return false;
            }
        }
        
        return true;
    }
};