Google笔试题：哈希表的一个意想不到的应用--在字符串中查找第一个只出现一次的字符

本文介绍使用哈希表寻找字符串中首次仅出现一次的字符的方法。通过构建哈希表，实现O(n)时间复杂度内解决问题。文章提供C++与C语言实现，并附带测试案例。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

1.问题描述

在一个字符串中找到第一个只出现一次的字符。如输入AbAssvfFCCBbhV，则输出v。

2.解题思路

如果按照传统比较的办法，时间复杂度是O(n*n),这显然不是Google面试官希望的答案，本题实际上是哈希表的一个应用，我们举个简单例子

比如：输入AbAcc

我们建立哈希表

0 1 2 3 ... 25 26 27 28 .... 51

字符 b c A

出现次数 1 2 2

这样只要我们构造好哈希表，我们可以在O(n)内找到b，而构造哈希表的时间复杂度是O(n)

话又说回来，世界上没有完美的事，我们虽然节省了时间，却要用额外的空间来换

3.代码

/*
This is a free Program, You can modify or redistribute it under the terms of GNU
*Description:利用哈希表查找第一个只出现一次的字符
*Language: C++
*Development Environment: VC6.0
*Author: Wangzhicheng
*E-mail: 2363702560@qq.com
*Date: 2012/11/29
*/

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <string>
#include <cctype>
using namespace std;

class Solution {
private:
	int n;                 //共52个大小写字母
	string s;              //输入的字符串,只能含有大小写
	/*
	*哈希表
	*@ch:存放字母
	*@cur:字母出现的次数
	*/
	typedef struct Hash {   
		char ch;
		int cur;
	};
	Hash *HashTable;
	char answer;           //第一次只出现一次的字符
    
	/*
	*哈希函数
	*小写字母存放0-25的位置
	*大写字母存放26-51的位置
	*/ 
	int HashFunction(char ch) {
		if(islower(ch)) {
			return ch-'a';
		}
		else return ch-'A'+n/2;
	}
	/*
	*装载哈希表
	*/
	void LoadHashTable() {
		int i;
		int pos;
		for(i=0;s[i];i++) {
			pos=HashFunction(s[i]);
			if(!HashTable[pos].ch) {   //该位置为空
				HashTable[pos].ch=s[i];
				HashTable[pos].cur=1;
			}
			else HashTable[pos].cur++;
		}
	}
public:
	/*
	*构造函数
	*为哈希表分配空间
	*初始化字符串
	*/
	Solution(const string &str) {
		n=52;
		HashTable=new Hash[n];
		if(!HashTable) {
			cerr<<"内存不足,程序退出!";
			exit(1);
		}
		int i;
		for(i=0;i<n;i++) {
			HashTable[i].ch='\0';
			HashTable[i].cur=0;
		}
		s=str;
		answer='\0';
	}
	/*
	*查找第一次只出现一次的字符的函数
	*利用哈希表进行查找
	*/
	void JustDoIt() {
		LoadHashTable();
		int i;
		int pos;
		for(i=0;i<n;i++) {
			pos=HashFunction(s[i]);
			if(HashTable[pos].cur==1) {   //此时该字符出现的次数为1
				answer=s[i];
				return;
			}
		}
	}
	char get() const {
		return answer;
	}
	void Answer() {
		if(!get()) cout<<"本字符串中没有第一次只出现一次的字符"<<endl;
		else cout<<"第一次只出现一次的字符是:"<<get()<<endl;
	}
	~Solution() {
		delete []HashTable;
	}
};

void main() {
	string str;
	cout<<"请输入一个字符串:";
	cin>>str;
	if(!cin.good()) {
		cerr<<"输入异常!"<<endl;
		exit(1);
	}
	int i;
	for(i=0;str[i];i++) {
		if(!islower(str[i]) && !isupper(str[i])) {
			cerr<<"字符串只能含有大小写字符!"<<endl;
			return;
		}
	}
	Solution solution(str);
	solution.JustDoIt();
	solution.Answer();
}

4 测试

C代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>

/*
 * to find the first char which only once ocurred in a string 
 * use the Hash method to solve the problem
 * */
int HashTable[52];   // contains A-F and a-z character
/*
 * hash function 
 * */
int Hash(char c) {
    if(isupper(c)) {
	return c - 'A';
    }
    else if(islower(c)) {
	return 26 + c - 'a';
    }
}
/*
 * scan the str and load the hash table 
 * */
void LoadHashTable(const char *str) {
    int i;
    int pos;   // the hash address 
    for(i = 0;i < strlen(str);i++) {
	pos = Hash(str[i]);
	HashTable[pos] += 1;
    }
}
/*
 * to search the target 
 * */
int Locate(const char *str, char &X) {
    int i;
    int pos;
    int val;
	int find = 0;   // whether find the result
    for(i = 0;i < strlen(str);i++) {
		pos = Hash(str[i]);
		val = HashTable[pos];
		if(val == 1) {
			/*
			 * to find the target character
			 * */
			switch(pos/26) {
				case 0:
					X = 'A' + pos%26;
					break;
				case 1:
					X = 'a' + pos%26;
					break;
			}
		find = 1;
		}
    }
	return find;
}
void main() {
    char buf[1024];
    char c;
    int i;

    gets(buf);
    for(i = 0;i < strlen(buf);i++) {
	if(!isupper(buf[i]) && !islower(buf[i])) {
	    perror("string only can contains character!\n");
	    exit(1);
	}
    }
    LoadHashTable(buf);
    if(Locate(buf, c)) {
		putchar(c);
	}
	else perror("没有出现一次的字母!");
    printf("\n");
}

测试：