无重复字符的最长子串[中等]

发布时间:2024年01月18日

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一、题目

给定一个字符串s,请你找出其中不含有重复字符的最长子串的长度。

示例 1:
输入: s = "abcabcbb"
输出: 3
解释: 因为无重复字符的最长子串是"abc",所以其长度为3

示例 2:
输入: s = "bbbbb"
输出: 1
解释: 因为无重复字符的最长子串是"b",所以其长度为1

示例 3:
输入: s = "pwwkew"
输出: 3
解释: 因为无重复字符的最长子串是"wke",所以其长度为3

请注意,你的答案必须是 子串 的长度,pwke是一个子序列,不是子串。

注意:
0 <= s.length <= 5 * 104
s由英文字母、数字、符号和空格组成

二、代码

方案一

思路:
【1】通过hashMap[key = val , value = index]存放字符串中的字母;
【2】当有重复字母出现时,将left指向重复字母最左边的下标;
【3】最后通过i = left获取下标与left取最大值;

/**
 * 思路:1、通过hashMap[key = val , value = index]存放字符串中的字母;
 *       2、当有重复字母出现时,将 left 指向重复字母最左边的下标;
 *       3、最后通过 i = left 获取下标 与 left取最大值;
 */
class Solution {
    public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
        Map<Character,Integer> map = new HashMap();
        int left = 0;
        int max = 0;
        if (s.length() == 0) return 0;
        
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            if (map.containsKey(s.charAt(i))) {
                left = Math.max(left, map.get(s.charAt(i)) + 1);
            }
            map.put(s.charAt(i), i);
            max = Math.max(max, i - left + 1);
        }
        return max;
    }
}

方案二

思路: 方案一时左指针基本不动,右指针遍历。方案二是左指针遍历,右指针基本不动。
通过HashSet对记录字符串,包含时计算长度,并对右指针进行偏移,如果不包含则偏移左指针。

class Solution {
    public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
        // 哈希集合,记录每个字符是否出现过
        Set<Character> occ = new HashSet<Character>();
        int n = s.length();
        // 右指针,初始值为 -1,相当于我们在字符串的左边界的左侧,还没有开始移动
        int rk = -1, ans = 0;
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            if (i != 0) {
                // 左指针向右移动一格,移除一个字符
                occ.remove(s.charAt(i - 1));
            }
            while (rk + 1 < n && !occ.contains(s.charAt(rk + 1))) {
                // 不断地移动右指针
                occ.add(s.charAt(rk + 1));
                ++rk;
            }
            // 第 i 到 rk 个字符是一个极长的无重复字符子串
            ans = Math.max(ans, rk - i + 1);
        }
        return ans;
    }
}

复杂度分析: O(N)其中N是字符串的长度。左指针和右指针分别会遍历整个字符串一次。
空间复杂度: O(∣Σ∣)其中Σ表示字符集(即字符串中可以出现的字符),∣Σ∣|表示字符集的大小。在本题中没有明确说明字符集,因此可以默认为所有ASCII码在[0,128)内的字符,即∣Σ∣=128。我们需要用到哈希集合来存储出现过的字符,而字符最多有∣Σ∣个,因此空间复杂度为O(∣Σ∣)

方案三:滑动窗口

我们先用一个例子考虑如何在较优的时间复杂度内通过本题。

我们不妨以示例一中的字符串abcabcbb为例,找出从每一个字符开始的,不包含重复字符的最长子串,那么其中最长的那个字符串即为答案。对于示例一中的字符串,我们列举出这些结果,其中括号中表示选中的字符以及最长的字符串:

(a)bcabcbb开始的最长字符串为(abc)abcbb
a(b)cabcbb开始的最长字符串为a(bca)bcbb
ab(c)abcbb开始的最长字符串为ab(cab)cbb
abc(a)bcbb开始的最长字符串为abc(abc)bb
abca(b)cbb开始的最长字符串为abca(bc)bb
abcab(c)bb开始的最长字符串为abcab(cb)b
abcabc(b)b开始的最长字符串为abcabc(b)b
abcabcb(b)开始的最长字符串为abcabcb(b)

发现了什么?如果我们依次递增地枚举子串的起始位置,那么子串的结束位置也是递增的!这里的原因在于,假设我们选择字符串中的第k个字符作为起始位置,并且得到了不包含重复字符的最长子串的结束位置为rk。那么当我们选择第k+1个字符作为起始位置时,首先从k+1rk的字符显然是不重复的,并且由于少了原本的第k个字符,我们可以尝试继续增大rk,直到右侧出现了重复字符为止。

这样一来,我们就可以使用「滑动窗口」来解决这个问题了:

我们使用两个指针表示字符串中的某个子串(或窗口)的左右边界,其中左指针代表着上文中「枚举子串的起始位置」,而右指针即为上文中的rk

在每一步的操作中,我们会将左指针向右移动一格,表示 我们开始枚举下一个字符作为起始位置,然后我们可以不断地向右移动右指针,但需要保证这两个指针对应的子串中没有重复的字符。在移动结束后,这个子串就对应着 以左指针开始的,不包含重复字符的最长子串。我们记录下这个子串的长度;

在枚举结束后,我们找到的最长的子串的长度即为答案。

**判断重复字符:**在上面的流程中,我们还需要使用一种数据结构来判断 是否有重复的字符,常用的数据结构为哈希集合。在左指针向右移动的时候,我们从哈希集合中移除一个字符,在右指针向右移动的时候,我们往哈希集合中添加一个字符。

class Solution {
    public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
        // 哈希集合,记录每个字符是否出现过
        Set<Character> occ = new HashSet<Character>();
        int n = s.length();
        // 右指针,初始值为 -1,相当于我们在字符串的左边界的左侧,还没有开始移动
        int rk = -1, ans = 0;
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            if (i != 0) {
                // 左指针向右移动一格,移除一个字符
                occ.remove(s.charAt(i - 1));
            }
            while (rk + 1 < n && !occ.contains(s.charAt(rk + 1))) {
                // 不断地移动右指针
                occ.add(s.charAt(rk + 1));
                ++rk;
            }
            // 第 i 到 rk 个字符是一个极长的无重复字符子串
            ans = Math.max(ans, rk - i + 1);
        }
        return ans;
    }
}

时间复杂度: O(N),其中N是字符串的长度。左指针和右指针分别会遍历整个字符串一次。
空间复杂度: O(∣Σ∣),其中Σ表示字符集(即字符串中可以出现的字符),∣Σ∣表示字符集的大小。在本题中没有明确说明字符集,因此可以默认为所有ASCII码在[0,128)内的字符,即∣Σ∣=128。我们需要用到哈希集合来存储出现过的字符,而字符最多有∣Σ∣个,因此空间复杂度为O(∣Σ∣)

文章来源:https://blog.csdn.net/zhengzhaoyang122/article/details/135576850
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