LeetCode刷题第3题【无重复字符的最长子串】---解题思路及源码注释-优快云博客

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LeetCode刷题第3题【无重复字符的最长子串

】—解题思路及源码注释

结果预览

代码执行效果

一、题目描述

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。

示例 1:

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:

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:

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。
     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。

提示：

    0 <= s.length <= 5 * 104
    s 由英文字母、数字、符号和空格组成

二、解题思路

1、问题理解

我们需要在给定的字符串 s 中找到最长的不包含重复字符的子串的长度。
子串是连续的字符序列，因此我们需要通过优化的方式找到在字符不重复的前提下，能获取到的最长连续子串的长度。

2、解题思路

这个问题的最佳解法是滑动窗口（Sliding Window）技巧，基本步骤如下：

1、滑动窗口定义：

1> 我们使用两个指针 left 和 right 来表示当前窗口，窗口内的子串是我们需要检查的部分。left 为窗口的左边界，right 为右边界。
2> right 指针用于扩展窗口，而 left 指针则在遇到重复字符时收缩窗口，确保窗口内没有重复字符。

2、窗口扩展和收缩：
right 指针从字符串的左端开始，逐个字符扩展窗口。如果 right 指向的字符在当前窗口内已经出现过，那么就需要通过移动 left 指针来收缩窗口，直到窗口内没有重复字符。

3、字符位置映射：
为了避免频繁的删除操作，我们使用一个数组 index_map 来记录每个字符最后一次出现的位置。当 right 指针遇到重复字符时，可以直接通过 index_map 得知 left 指针应该移动到哪一位置，避免了逐一收缩的效率瓶颈。

4、最大子串长度更新：
每次扩展窗口后，我们更新当前窗口的大小 right - left + 1，并与已记录的最大长度进行比较，保留较大的值。

5、时间复杂度：
由于每个字符最多被访问两次，时间复杂度为 O(n)，其中 n 是字符串的长度。

6、空间复杂度：
空间复杂度为 O(1)，我们仅使用了一个大小为 128 的数组 index_map，来记录字符的最后位置（假设字符集为 ASCII）。

三、代码实现及注释

1、源码实现

class Solution {
public:
    int lengthOfLongestSubstring(std::string s) {
        // 记录每个字符最后一次出现的索引
        std::vector<int> index_map(128, -1);  // 假设字符集是 ASCII
        int left = 0; // 左指针
        int max_len = 0; // 存储最长子串的长度

        // 右指针从0到n遍历字符串
        for (int right = 0; right < s.length(); ++right) {
            // 如果当前字符已经出现过，并且索引大于等于left
            // 则需要将左指针移动到该字符的下一位置
            if (index_map[s[right]] >= left) {
                left = index_map[s[right]] + 1;
            }

            // 更新当前字符的位置
            index_map[s[right]] = right;

            // 更新最长子串长度
            max_len = std::max(max_len, right - left + 1);
        }

        return max_len;
    }
};

2、代码解释

1、字符位置映射 index_map：
我们使用一个大小为 128 的数组 index_map 来记录每个字符在字符串中最后一次出现的位置（假设字符集是 ASCII）。如果字符 c 出现过，我们就记录它的索引位置。

2、左右指针 left 和 right：
left 是窗口的左边界，right 是窗口的右边界。right 指针从字符串的左端开始，遍历字符串的每个字符。

3、收缩窗口：
当 right 指向的字符在当前窗口内已经出现时，意味着我们遇到了重复字符。此时我们需要移动 left 指针来收缩窗口，直到窗口内不再包含重复字符。通过 index_map[s[right]] 可以知道该字符最后出现的位置，因此我们可以直接将 left 移动到该字符位置的下一位，从而跳过一些不必要的字符。

4、更新最大子串长度：
每次扩展窗口时，我们计算当前窗口的长度 right - left + 1，并与已记录的最大子串长度 max_len 进行比较，保留较大的值。

四、执行效果