【小Y学算法】⚡️每日LeetCode打卡⚡️——3.无重复字符的最长子串

????前言

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???? 每天打卡一道算法题,既是一个学习过程,又是一个分享的过程????

???? 提示:本专栏解题 编程语言一律使用 C# 和 Java 两种进行解题

???? 要保持一个每天都在学习的状态,让我们一起努力成为算法大神吧????!

???? 今天是力扣算法题持续打卡第3天????!

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????原题样例

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

????C#方法一:索引寻找

首先直接遍历所有字符,然后当碰到重复字符时存储值,同时处理List,进行下一队的查找。

public class Solution {
public int LengthOfLongestSubstring(string s) {

        List<char> ls = new List<char>();
        int n = s.Length;
        int intMaxLength = 0;

        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            if (ls.Contains(s[i]))
            {
                ls.RemoveRange(0, ls.IndexOf(s[i]) + 1);
            }
            ls.Add(s[i]);
            intMaxLength = ls.Count > intMaxLength ? ls.Count : intMaxLength;
        }

        return intMaxLength;
    }
    }

执行结果


执行通过,执行用时76ms,内存消耗25MB.


????C#方法二:滑动窗口

滑动窗口算法(Sliding Window)可以用来解决字符串(数组)的子元素问题,,查找满足一定条件的连续子区间,可以将嵌套的循环问题,转化为单循环问题,降低时间复杂度。


滑动窗口算法需要用到双指针,遍历字符串(数组)时,两个指针都起始于原点,并一前一后地向终点移动,两个指针一前一后夹着的子串(子数组)就像一个窗口,窗口的大小和覆盖范围会随着前后指针的移动而发生变化。


窗口该如何移动需要根据求解的问题来决定,通过左右指针的移动遍历字符串(数组),寻找满足特定条件的连续子区间。

public class Solution {
    public int LengthOfLongestSubstring(string s) {
        HashSet<char> letter = new HashSet<char>();// 哈希集合,记录每个字符是否出现过
        int left = 0,right = 0;//初始化左右指针,指向字符串首位字符
        int length = s.Length;
        int count = 0,max = 0;//count记录每次指针移动后的子串长度
        while(right < length)
        {
            if(!letter.Contains(s[right]))//右指针字符未重复
            {
                letter.Add(s[right]);//将该字符添加进集合
                right++;//右指针继续右移
                count++;
            }
            else//右指针字符重复,左指针开始右移,直到不含重复字符(即左指针移动到重复字符(左)的右边一位)
            { 
                letter.Remove(s[left]);//去除集合中当前左指针字符
                left++;//左指针右移
                count--;
            }
            max = Math.Max(max,count);
        }
        return max;
    }
}

执行结果


执行通过,执行用时68ms,内存消耗25.6MB.


????Java方法一:滑动窗口

思路和算法

这是力扣官方解法中的,直接Copy过来看一下!

我们先用一个例子考虑如何在较优的时间复杂度内通过本题。


我们不妨以示例一中的字符串 \texttt{abcabcbb}abcabcbb 为例,找出从每一个字符开始的,不包含重复字符的最长子串,那么其中最长的那个字符串即为答案。对于示例一中的字符串,我们列举出这些结果,其中括号中表示选中的字符以及最长的字符串:


以 \texttt{(a)bcabcbb}(a)bcabcbb 开始的最长字符串为 \texttt{(abc)abcbb}(abc)abcbb;

以 \texttt{a(b)cabcbb}a(b)cabcbb 开始的最长字符串为 \texttt{a(bca)bcbb}a(bca)bcbb;

以 \texttt{ab©abcbb}ab©abcbb 开始的最长字符串为 \texttt{ab(cab)cbb}ab(cab)cbb;

以 \texttt{abc(a)bcbb}abc(a)bcbb 开始的最长字符串为 \texttt{abc(abc)bb}abc(abc)bb;

以 \texttt{abca(b)cbb}abca(b)cbb 开始的最长字符串为 \texttt{abca(bc)bb}abca(bc)bb;

以 \texttt{abcab©bb}abcab©bb 开始的最长字符串为 \texttt{abcab(cb)b}abcab(cb)b;

以 \texttt{abcabc(b)b}abcabc(b)b 开始的最长字符串为 \texttt{abcabc(b)b}abcabc(b)b;

以 \texttt{abcabcb(b)}abcabcb(b) 开始的最长字符串为 \texttt{abcabcb(b)}abcabcb(b)。

【小Y学算法】⚡️每日LeetCode打卡⚡️——3.无重复字符的最长子串


这样一来,我们就可以使用「滑动窗口」来解决这个问题了:


我们使用两个指针表示字符串中的某个子串(或窗口)的左右边界,其中左指针代表着上文中「枚举子串的起始位置」,而右指针即为上文中的 r_kr k ;


在每一步的操作中,我们会将左指针向右移动一格,表示 我们开始枚举下一个字符作为起始位置,然后我们可以不断地向右移动右指针,但需要保证这两个指针对应的子串中没有重复的字符。在移动结束后,这个子串就对应着 以左指针开始的,不包含重复字符的最长子串。我们记录下这个子串的长度;


在枚举结束后,我们找到的最长的子串的长度即为答案。


判断重复字符


在上面的流程中,我们还需要使用一种数据结构来判断 是否有重复的字符,常用的数据结构为哈希集合(即 C++ 中的 std::unordered_set,Java 中的 HashSet,Python 中的 set, JavaScript 中的 Set)。在左指针向右移动的时候,我们从哈希集合中移除一个字符,在右指针向右移动的时候,我们往哈希集合中添加一个字符。


至此,我们就完美解决了本题

class Solution {
    public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
        // 哈希集合,记录每个字符是否出现过
        Set<Character> occ = new HashSet<Character>();
        int n = s.length();
        // 右指针,初始值为 -1,相当于我们在字符串的左边界的左侧,还没有开始移动
        int rk = -1, ans = 0;
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            if (i != 0) {
                // 左指针向右移动一格,移除一个字符
                occ.remove(s.charAt(i - 1));
            }
            while (rk + 1 < n && !occ.contains(s.charAt(rk + 1))) {
                // 不断地移动右指针
                occ.add(s.charAt(rk + 1));
                ++rk;
            }
            // 第 i 到 rk 个字符是一个极长的无重复字符子串
            ans = Math.max(ans, rk - i + 1);
        }
        return ans;
    }
}

执行结果


执行通过,执行用时6ms,内存消耗38.3 MB.


????Java方法二:遍历

总体思路

遍历字符串,每次以 i 值记录,不回溯 i 值,用flag记录遍历过程找到的重复的字符的位置。如果遇到重复字符,i-flag 即为子串长度,此时flag重新定位到子串中重复字符的位置,i 继续往后遍历。这里length跟result记录长度。我感觉代码可以更简洁一点的,但是好像写懵了?

【小Y学算法】⚡️每日LeetCode打卡⚡️——3.无重复字符的最长子串

图解

class Solution {
  public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
        //a b c a b c d a d e
        //0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
        int maxSize = 0;
        //记录ASCII 码字符出现的位置,以字符作为下标
        int[] dict = new int[128];
        //为了方便理解,这里把数组内容全部设为 -1,之后在记录的时候就可以从 0 开始,方便理解
        Arrays.fill(dict, -1);
        //用于记录重复 ASCII 码字符出现的位置的值
        int repeatValue = -1;
        // 当前下标
        int i = 0;
        int ASCII;
        while (i < s.length()) {
            ASCII = s.charAt(i);
            //如果当前位置的值 > repeatValue,证明当前位置已经赋过一次值了,证明字符重复
            if (dict[ASCII] > repeatValue)
                //更新 repeatValue 为之前赋值的下标
                repeatValue = dict[ASCII];
            //将当前下标赋值到数组相应位置
            dict[ASCII] = i;
            //i - repeatValue(去除重复部分)
            // 比如 abcabcdade 中的三个 a 的计算  abca - a(3 - 0)=bca   abcabcda - abca(7 - 3)=bcda
            maxSize = Math.max(maxSize, i - repeatValue);
            //s.length() - repeatValue - 1 判断剩下的数有没有必要继续循环
            //比如 abcabcdade 最后的 a(当 i = 7 repeatValue = 3) ,abcabcdade - abca(10-3-1) = bcdade  剩下最多有六位
            //比如 abcabcdade 最后的 d(当 i = 8 repeatValue = 6) ,abcabcdade - abcabcd(10-6-1) = ade  剩下最多也是三位
            if (maxSize >= s.length() - repeatValue - 1) {
                return maxSize;
            }
            i++;
        }
        return maxSize;
    }
}

执行结果

执行通过,执行用时2ms,内存消耗42.68 MB.


????总结

  • 今天是力扣算法题打卡的第三天!
  • 文章采用 C# 和 Java 两种编程语言进行解题
  • 一些方法也是参考力扣大神写的,也是边学习边分享,再次感谢算法大佬们
  • 那今天的算法题分享到此结束啦,明天再见!
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