Longest Substring Without Repeating Characters

本文介绍了一种高效算法,用于找出给定字符串中无重复字符的最长子串长度。通过滑动窗口和哈希映射技术,文章详细解释了如何在O(n)的时间复杂度内解决问题,同时提供了代码实现。

1,题目要求

Given a string, find the length of the longest substring without repeating characters.

Example 1:
Input: "abcabcbb"
Output:3
Explanation: The answer is"abc", with the length of 3.

Example 2:
Input: "bbbbb"
Output: 1
Explanation: The answer is "b", with the length of 1.

Example 3:
Input: "pwwkew"
Output: 3
Explanation: The answer is "wke", with the length of 3. Note that the answer must be a substring, “pwke” is a subsequence and not a substring.

给定一个字符串,找到最长子字符串的长度而不重复字符。

2,题目思路

对于这道题,题目给定一个字符串,求出最长的无重复字符字符的子串。需要注意的是,子串必须是连续的。

假如说给一个例子"abcabcbb",手动找到无重复的子串,则我们应该从前往后依次寻找。一个字符一个字符的遍历,比如a,b,c,然后又出现了一个a,那么此时就应该去掉第一次出现的a,然后继续往后,又出现了一个b,则应该去掉一次出现的b,以此类推,最终发现最长的长度为3。

因此,我们需要记录之前出现过的字符,记录的方式有很多,最常见的是统计字符出现的个数,但是这道题字符出现的位置很重要,所以我们可以使用HashMap来建立字符和其出现位置之间的映射。进一步考虑,由于字符会重复出现,到底是保存所有出现的位置呢,还是只记录一个位置?我们之前手动推导的方法实际上是维护了一个滑动窗口,窗口内的都是没有重复的字符,我们需要尽可能的扩大窗口的大小。由于窗口在不停向右滑动,所以我们只关心每个字符最后出现的位置,并建立映射。窗口的右边界就是当前遍历到的字符的位置,为了求出窗口的大小,我们需要一个变量left来指向滑动窗口的左边界,这样,如果当前遍历到的字符从未出现过,那么直接扩大右边界,如果之前出现过,那么就分两种情况,在或不在滑动窗口内,如果不在滑动窗口内,那么就没事,当前字符可以加进来,如果在的话,就需要先在滑动窗口内去掉这个已经出现过的字符了,去掉的方法并不需要将左边界left一位一位向右遍历查找,由于我们的HashMap已经保存了该重复字符最后出现的位置,所以直接移动left指针就可以了。我们维护一个结果res,每次用出现过的窗口大小来更新结果res,就可以得到最终结果了。

建立一个256位大小的整型数组来代替哈希表,这样做的原因是ASCII表共能表示256个字符,所以可以记录所有字符,然后我们需要定义两个变量res和left,其中res用来记录最长无重复子串的长度,left指向该无重复子串左边的起始位置,然后我们遍历整个字符串,对于每一个遍历到的字符,如果哈希表中该字符串对应的值为0,说明没有遇到过该字符,则此时计算最长无重复子串,i - left +1,其中i是最长无重复子串最右边的位置,left是最左边的位置,还有一种情况也需要计算最长无重复子串,就是当哈希表中的值小于left,这是由于此时出现过重复的字符,left的位置更新了,如果又遇到了新的字符,就要重新计算最长无重复子串。最后每次都要在哈希表中将当前字符对应的值赋值为i+1。

参考地址:
LeetCode(3):无重复字符的最长子串

3,代码实现

int x = []() {
    ios_base::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(NULL);
    cout.tie(NULL);
    return 0;
}();

class Solution {
public:
    int lengthOfLongestSubstring(string s) {
        vector<int> dictMap (256, 0);
        int res = 0, left = 0;
        for(int i = 0;i<s.size();i++){
            if(dictMap[s[i]] == 0 || 
               dictMap[s[i]] < left)
                res = max(res, i -left + 1);
            else
                left = dictMap[s[i]];	//left向右一位
            dictMap[s[i]] = i+1;	//以i+1作为下标进行更新
        }
        return res;
    }
};
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