滑动窗口算法详解：解决无重复字符的最长子串问题

最新推荐文章于 2025-12-28 21:57:08 发布

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#算法 #java

问题描述

给定一个字符串 s，找出其中不含有重复字符的 最长子串 的长度。例如：

输入 s = "abcabcbb"，输出 3（最长子串 "abc"）
输入 s = "bbbbb"，输出 1（最长子串 "b"）
输入 s = "pwwkew"，输出 3（最长子串 "wke" 或 "kew"）

什么是滑动窗口算法？

滑动窗口是一种高效解决数组/字符串子区间问题的算法。它通过维护一个可动态扩展/收缩的窗口（由左右指针定义），在遍历过程中更新窗口状态并记录最优解。该算法通常能在 O(n) 时间复杂度内解决问题。

算法思路

初始化：左指针 left = 0，最大长度 maxLen = 0
遍历字符串（右指针 right 从 0 开始）：
- 若当前字符未出现在窗口中：
  - 将其加入窗口
  - 更新最大长度：maxLen = max(maxLen, 窗口长度)
  - 右指针右移
- 若当前字符已在窗口中：
  - 移除左指针指向的字符
  - 左指针右移
返回结果：maxLen

优化：快速跳转左指针

在基础实现中，左指针每次只移动一步。我们可以通过 记录字符最后出现的位置 来优化：

使用 Map<Character, Integer> 存储字符及其最后出现的位置
当遇到重复字符时，直接跳转左指针： left = max(left, 重复字符最后位置 + 1)

代码实现（两种方法）

方法1：基础实现（逐步移动左指针）

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

方法2：优化实现（跳转左指针）

class Solution {
    public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
        Map<Character, Integer> map = new HashMap<>();
        int maxLen = 0, left = 0;
        for (int right = 0; right < s.length(); right++) {
            char c = s.charAt(right);
            if (map.containsKey(c)) {
                left = Math.max(left, map.get(c) + 1);
            }
            map.put(c, right);
            maxLen = Math.max(maxLen, right - left + 1);
        }
        return maxLen;
    }
}