LeetCode题库整理【Java】—— 3 无重复字符的最长子串

LeetCode题库整理【Java】

## 3 无重复字符的最长子串
题目
:给定一个字符串,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: “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: “dvdf”
输出: 1
解释: 因为无重复字符的最长子串是 “vdf”,所以其长度为 3。

示例 3:
输入: “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。

方法:滑动窗口
我们先用一个例子来想一想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:

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

从中可以发现,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 i 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 rp。那么当我们选择第 i+k 个字符作为起始位置时,首先从 i+k 到 rp 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 rp ,直到右侧出现了重复字符为止。

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

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。

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(即 C++ 中的 std::unordered_set,Java 中的 HashSet,Python 中的 set, JavaScript 中的 Set)。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。

LeetCode的官网中关于 滑动窗口 也有视频及文字题解

以下代码与官网版本略有差异,并通过了测试,仅供参考

class Solution {public int lengthOfLongestSubstring(String s) {//len记录窗口滑动过程中存储的当前无重复字符的最长子串长度int len=0;//哈希集合,记录每个字符是否出现过HashSet<Character> set = new HashSet<Character>();int n = s.length();//右指针,初始值为0,相当于我们在字符串的左边界,还未开始移动int rp = 0;for(int i=0; i<n; i++) { //i就相当于左指针,从0开始if(i!=0) {set.remove(s.charAt(i-1));}while(rp<n && !set.contains(s.charAt(rp)) ) {set.add(s.charAt(rp));++rp;}len = Math.max(len, (rp-1)-i+1);}return len;}
}

测试结果
在这里插入图片描述
在代码调试过程中,尤其需要注意指针rp的位置,防止数组越界及使用哈希表判断有无重复字符时出现异常错误

使用自己的Eclipse测试的完整代码

/*003 无重复字符的最长子串*/
package leet.code;import java.util.HashSet;
import java.util.Scanner;public class LongestSubstring {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubLongestSubstring ls = new LongestSubstring();@SuppressWarnings("resource")Scanner sc = new Scanner(System.in);String str = sc.nextLine();int len = ls.lengthOfLongestSubstring(str);System.out.println(len);}public int lengthOfLongestSubstring(String s) {//len记录窗口滑动过程中存储的当前无重复字符的最长子串长度int len=0;//哈希集合,记录每个字符是否出现过HashSet<Character> set = 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,还未开始移动int rp = 0;for(int i=0; i<n; i++) { //i就相当于左指针,从0开始if(i!=0) {//左指针右移时,要移除哈希表中的一个字符,在s中下标为i-1set.remove(s.charAt(i-1));}while(rp<n && !set.contains(s.charAt(rp)) ) {//指针右移过程中,若字符不重复,则往哈希表中添加一个字符set.add(s.charAt(rp));++rp;}len = Math.max(len, (rp-1)-i+1);//rp跳出while时向右移到了有重复字符的地方,计算Len时需要减1}return len;}
}

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