无重复字符的最长子串(LeetCode 3)

2023-12-09 10:05:04 浏览数 (1)

文章目录
  • 1.问题描述
  • 2.难度等级
  • 3.热门指数
  • 4.解题思路
    • 方法一:暴力法
    • 方法二:滑动窗口
  • 参考文献

1.问题描述

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。

s 由英文字母、数字、符号和空格组成。

示例 1:

代码语言:javascript复制
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:

代码语言:javascript复制
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:

代码语言:javascript复制
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。

2.难度等级

Medium。

3.热门指数

★★★★★

出题公司:阿里、腾讯、字节。

4.解题思路

方法一:暴力法

我们可以遍历字符串的所有字符,计算每个字符为起点的不含有重复字符的字串长度,记录到全局变量。

以示例 1 中的字符串 “abcabcbb” 为例,演示暴力法的求解过程。

代码语言:javascript复制
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)

所以最长子串长度为 3。

如何判断重复字符?

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 和 Golang 中的 map 等)。

时间复杂度:

O(n^2)

,n 为字符串长度。

空间复杂度: 最好为 O(1),最坏为 O(n)。

方法二:滑动窗口

暴力法的求解过程,实际上存在不必要的检查。

以示例 1 中的字符串 “abcabcbb” 为例,演示暴力法的求解过程可优化的地方。

代码语言:javascript复制
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

下面这一步是没有必要的,因为以 b 开始的不重复子串 bc 在上一个不重复子串内,长度肯定小于上一个不重复子串。
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

同理,下面这一步也是没有必要的。
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)

在获取一个子串时,如果遇到了重复字符,那么获取下一个无重复字符的子串时,应该从重复字符的下一个字符开始。

将无重复字符的子串想象成一个滑动窗口,整个求解过程是移动滑动窗口的过程。

如何移动滑动窗口?

当出现重复字符时,我们只要把窗口内重复字符及其左边的元素移出就行了。

一直维持这样的窗口,直至窗口滑动到最后一个字符。记录最长的窗口长度,求出解!

时间复杂度: O(n),n 为字符串长度。

空间复杂度: 最好为 O(1),最坏为 O(n)。

下面以 Golang 为例,给出实现。

代码语言:javascript复制
func lengthOfLongestSubstring(s string) int {
	var longest int
	m := make(map[rune]bool)
    var left int
	for _, c := range s {
		for m[c] {
			delete(m, rune(s[left]))
            left  
		}
        m[c] = true
        if len(m) > longest {
		    longest = len(m)
	    }
    }
	return longest
}

参考文献

3. 无重复字符的最长子串

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