【剑指Offer】字符流中第一个不重复的字符——三种解法

题目描述

请实现一个函数用来找出字符流中第一个只出现一次的字符。例如，当从字符流中只读出前两个字符"go"时，第一个只出现一次的字符是"g"。当从该字符流中读出前六个字符“google"时，第一个只出现一次的字符是"l"。
输出描述:
如果当前字符流没有存在出现一次的字符，返回#字符。

解题思路

看到出现1次，第一想法肯定是使用基于Hash表的方法，如果不用库函数的话，那么就得使用数组，而使用一个数组的时候，就和Hash表一样，索引需要有独特的含义。其实也就是需要自己实现一个和Hash类似功能的数组。当然可以有其他的一些变种的写法，但大致思想相同。

方法1

只使用一个数组，数组中不仅可以判断是否出现了多次，并且在出现一次时，数组中存放字符在字符流中出现第一次的位置，而数组索引和字符的ASCII码对应起来，由于ASCII码有128个字符，因此数组大小为128即可。

将数组初值赋值为-1，某个字符第一次出现时，将-1更新成当前字符在字符流中的索引（位置）。第二次出现时，将之前赋值的索引擦除，并且不用进入后续的判断，这里选择赋值成-2（赋值情况不唯一）。也就是说，没出现过，数组记录-1，出现一次，数组记录位置，出现
多次，数组记录成-2。

而在FirstAppearingOnce方法中，我们要遍历数组找到正确的解，所以我们要做两件事：第一是找到所有出现1次的字符，由于要求我们返回第一次出现一次的字符，所以第二件事就是比较各个出现一次的字符在字符流中的位置，我们要找到最先出现的那个字符即位置最小的字符。因此还需要设置一个变量，该变量记录某个字符的位置，在找到下一个出现一次的字符时，比较这两个只出现1次的字符的位置，返回最靠前的那个。可以把这个过程理解为，在某个数组中找到最小的那个数，这个数就是第一个出现1次的字符的索引。

最巧妙的是，这个方法只利用了一个数组，就完成了记录某个字符是否出现一次，以及出现一次时在字符流的位置。
代码如下：

public class Solution {
    // 方法1
    private int index = 0;// index用于记录某个字符出现的位置
    private int[] arr = new int[128];

    // 初始化数组，赋值为-1
    public Solution(){  //构造函数初始化数组为-1，
        for(int i=0;i<128;i++)
            arr[i]=-1;
    }
    public void Insert(char ch) {
        // arr[ch]和arr[(int)ch]是一样的
        if (arr[ch] == -1) {
            arr[ch] = index;// 第一次出现时，记录其在字符流种的位置
        } else if (arr[ch] >= 0) { //大于0，说明某个字符出现过了
            arr[ch] = -2; //多次出现时，重置
        }
        index++;
    }

    public char FirstAppearingOnce() {
        int minIndex = Integer.MAX_VALUE;// 方便比较出最靠前的那个出现1次的字符
        char ch = '#';
        for (int i = 0; i < 128; i++) {
            if (arr[i] >= 0 && arr[i] <= minIndex) {
                // 字符赋值给ch，位置赋值给minIndex
                ch = (char) i;
                minIndex = arr[i];
            }
        }
        return ch;
    }
}

方法2

方法1是利用一个数组，既可以记录索引信息，又可以记录是否出现了多次，用两个数组，将表达式的信息分解，所以代码看起来没有方法1那么复杂。和方法1不同的是，index记录的不再是第一次出现的位置，而是记录某个字符最后出现的位置，但其实没什么影响，因为我们也用count记录次数，出现1次的字符，记录的位置仍然正则（只出现1次的位置即是第一次，也是最后一次出现）。
代码如下：

public class Solution {
    int[] count = new int[128]; // 字符出现的次数
    int[] index = new int[128]; // 字符出现的位置
    int number = 0;// 用于标记字符流的位置

    public void Insert(char ch) {
        count[ch]++;
        index[ch] = number++;
    }

    public char FirstAppearingOnce() {
        int minIndex = number;
        char ch = '#';
        for (int i = 0; i < 128; i++) {
            if (count[i] == 1 && index[i] < minIndex) {
                ch = (char) i;
                minIndex = index[i];
            }
        }
        return ch;
    }
}

方法3

使用LinkedHashMap<>()实现计数，同时，由于LinkedHashMap是双向链表记录了顺序，所以在遍历中，找到的第一个为1的就是我们所要的。代码如下

import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;
public class Solution {
    Map<Character, Integer> map = new LinkedHashMap<>();

    //Insert one char from stringstream
    public void Insert(char ch) {
        if (map.containsKey(ch)) {
            map.put(ch, map.get(ch) + 1); // value记录的是次数
        } else {
            map.put(ch, 1);
        }
    }

    //return the first appearence once char in current stringstream
    public char FirstAppearingOnce() {
        // 遍历key，找出出现次数为1的
        for (char chr : map.keySet()) {
            if (map.get(chr) == 1) {
                return chr;
            }
        }
        return '#';
    }
}