[LeetCode] 3. 无重复字符的最长子串

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题目描述

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: "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: "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。

分析与代码

• 题目要求最长子串，子串就必须是连续的。
• 变量 i 表示当前子串的起始下标，变量 j 表示当前子串的结束下标，变量 res 保存最大长度，即为循环过程中 j - i 出现的最大值。

解法一：滑动窗口

• 我们可以使用 HashSet 来保存已经加入当前子串中的字符。
• 每次遍历，先判断 HashSet 中是否存在当前字符，若不存在，则加入到 HashSet 中，res 更新，j 加1，即向右扩大滑动窗口一位；若存在，HashSet 移出 i 下标的字符，i 加 1，即丢弃滑动窗口最左的一位。

代码：

class Solution {
    public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
        int res = 0;
        Set<Character> set = new HashSet<>();
        int i = 0, j = 0;
        while (j < s.length()) {
            if (!set.contains(s.charAt(j))) {
                set.add(s.charAt(j));
                res = Math.max(res, j - i + 1);
                j++;
            } else {
                set.remove(s.charAt(i++));
            }
        }
        return res;
    }
}

解法二：优化的滑动窗口

• 我们也可以使用 HashMap 来优化，保存字符的同时，把该字符的下标也保存。
• 每次遍历，先判断 HashMap 中是否已存在该字符，若存在，我们用 j' 表示该重复字符的前一个下标，我们要改变 i，这次就不是加1加1地改变，而是跳过[i,j']这一段，直接移动到 j‘ + 1 ，若不比 i 大，不需移动；即i = Math.max(i, map.get(s.charAt(j)) + 1)。
• 更新 res，存入当前字符和下标到 HashMap 中，不管是否重复都需要，重复则更新索引，相当于丢弃前一个重复字符，保存该重复字符最后出现的位置。

代码：

class Solution {
    public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
        int res = 0;
        Map<Character, Integer> map = new HashMap<>();
        int i = 0, j = 0;
        while (j < s.length()) {
            if (map.containsKey(s.charAt(j))) {
                i = Math.max(i, map.get(s.charAt(j)) + 1);
            }
            res = Math.max(res, j - i + 1);
            map.put(s.charAt(j), j);
            j++;
        }
        return res;
    }
}

其实也可以不用containsKey(key)方法判断，getOrDefault(key,defalutValue)获取，默认值 -1。

class Solution {
    public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
        int res = 0;
        Map<Character, Integer> map = new HashMap<>();
        int i = 0, j = 0;
        while (j < s.length()) {
            i = Math.max(i, map.getOrDefault(s.charAt(j), -1) + 1);
            res = Math.max(res, j - i + 1);
            map.put(s.charAt(j), j);
            j++;
        }
        return res;
    }
}

解法三：数组代替HashMap

• 我们知道当 key 可为数值且范围够小时，可用数组代替 HashMap，下标当作 key，数组值当作 value。
• 常用表如下：int [26];int [52];用于字母，int [128]用于 ASCII 码，int [256]用于扩展 ASCII 码，而这题的范围就是128个字符。
• 这里表里保存的直接就是字符的下一个下标，而不是该字符的下标，ht[s.charAt(j)] = j + 1；因为数组默认值为0，若保存该字符下标，则i = Math.max(i, ht[s.charAt(j)])这里的ht[s.charAt(j)]需要多加 1，而数组默认值为 0，会出现问题。方法二中的 HashMap 保存字符的下一个下标也是可以的。

代码：

class Solution {
    public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
        int res = 0;
        int[] ht = new int[128];
        int i = 0, j = 0;
        while (j < s.length()) {
            i = Math.max(i, ht[s.charAt(j)]);
            res = Math.max(res, j - i + 1);
            ht[s.charAt(j)] = j + 1;
            j++;
        }
        return res;
    }
}

小结

这道题主要学习了滑动窗口的思想，其实我感觉和双指针有点类似？感觉优化后的滑动窗口才是真正的滑动窗口。

HashMap 在 key 可为数值且范围够小时，可用数组代替。

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