【LC打卡-Python】滑动窗口-3.无重复字符的最长子串

本文深入解析滑动窗口算法,通过多个LeetCode经典题目,如无重复字符的最长子串、串联所有单词的子串等,详细阐述了只增不减滑动窗口的实现原理与应用技巧。
  • 只增不减滑动窗口

3.无重复字符的最长子串-中等

题目概述:如题

题目网址:https://leetcode-cn.com/problems/longest-substring-without-repeating-characters/

题目思路:只增加不减少的滑动窗口,使用max记录最大值,滑动窗口长度大于最大值时更新max值

class Solution:
    def lengthOfLongestSubstring(self, s: str) -> int:
        if not s:return 0
        left = 0
        lookup = set()
        n = len(s)
        max_len = 0
        cur_len = 0
        for i in range(n):
            cur_len += 1
            while s[i] in lookup:
                lookup.remove(s[left])
                left += 1
                cur_len -= 1
            if cur_len > max_len:max_len = cur_len
            lookup.add(s[i])
        return max_len

滑动窗口题目:

3. 无重复字符的最长子串

30. 串联所有单词的子串

76. 最小覆盖子串

159. 至多包含两个不同字符的最长子串

209. 长度最小的子数组

239. 滑动窗口最大值

567. 字符串的排列

632. 最小区间

727. 最小窗口子序列

 

### Python 实现无重复字符长子算法 以下是基于滑动窗口法的一种高效实现方式,时间复杂度为 \(O(n)\),其中 \(n\) 是输入字符串的长度。此方法利用了一个辅助数据结构——哈希集合来存储当前窗口中的字符。 #### 滑动窗口法的核心思想 通过维护一个动态调整大小的窗口,在遍历过程中不断更新窗口边界以确保窗口内的字符不重复。当发现新加入的字符已经存在于窗口中时,则移动窗口左侧边界直到该字符被移除为止[^3]。 下面是完整的 Python 实现代码: ```python def length_of_longest_substring(s: str) -> int: char_set = set() # 使用集合存储当前窗口中的字符 left, result = 0, 0 for right in range(len(s)): while s[right] in char_set: # 如果右侧指针指向的字符已存在 char_set.remove(s[left]) # 移除左侧字符并右移左边界 left += 1 char_set.add(s[right]) # 添加新的字符到集合中 result = max(result, right - left + 1) # 更新大长度 return result ``` 对于给定的例子 `s = "abcabcbb"`,上述函数会返回值 `3`,因为长的无重复子是 `"abc"`[^4]。 --- ### 测试案例分析 为了验证程序的有效性和鲁棒性,可以运行以下测试用例: ```python print(length_of_longest_substring("abcabcbb")) # 输出: 3 ["abc"] print(length_of_longest_substring("bbbbb")) # 输出: 1 ["b"] print(length_of_longest_substring("pwwkew")) # 输出: 3 ["wke"] print(length_of_longest_substring("")) # 输出: 0 [] print(length_of_longest_substring("au")) # 输出: 2 ["au"] ``` 这些例子涵盖了不同场景下的输入情况,包括完全相同的字符、空字符串以及较短的字符串等特殊情形。 --- ### 时间与空间复杂度讨论 - **时间复杂度**: 整个过程只需一次线性扫描即可完成,因此总体时间为 \(O(n)\)[^3]。 - **空间复杂度**: 主要由用于保存唯一字符的集合决定,坏情况下需储存整个字符串的不同字符,即 \(O(k)\),这里 \(k\) 表示字符串中不同的字符数。 ---
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