【滑动窗口】java求无重复字符的最长字串（4种方法）

2021-10-27 00:00:19 阅读：183 来源： 互联网

标签：right java int rightChar maxLen window 字串滑动 left

前言：这个题我整整看了一个晚上，麻烦耐心看完。
题目：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。

示例 4:
输入: s = “”
输出: 0
提示：
0 <= s.length <= 5 * 104
s 由英文字母、数字、符号和空格组成

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/longest-substring-without-repeating-characters
著作权归领扣网络所有。商业转载请联系官方授权，非商业转载请注明出处。

下面说一下答案思路：

首先要能想到最简单的思路和方法，就是双层循环，内部判断。代码如下：

// 1. 暴力解法：遍历数组的所有的区间，然后找到最长没有重复字符的区间
// 时间复杂度：O(n^3)
// 空间复杂度：O(n)
// 会超时
public int lengthOfLongestSubstring1(String s) {
    int n = s.length();
    if (n <= 1) return n;
    int maxLen = 1;

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        for (int j = i + 1; j < n; j++) {
            if (allUnique(s, i, j)) {
                maxLen = Math.max(maxLen, j - i + 1);
            }
        }
    }

    return maxLen;
}

private boolean allUnique(String s, int start, int end) {
    Set<Character> set = new HashSet<>();
    for (int i = start; i <= end; i++) {
        if (set.contains(s.charAt(i))) {
            return false;
        }
        set.add(s.charAt(i));
    }
    return true;
}

作者：tangweiqun
链接：https://leetcode-cn.com/problems/longest-substring-without-repeating-characters/solution/jian-dan-yi-dong-javac-pythonjshua-dong-bff20/
来源：力扣（LeetCode）
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

这个题想要实现时间复杂度为O（n），就得使用【滑动窗口】的方法。那么什么是滑动窗口？

滑动窗口其实就是一个队列,比如例题中的 abcabcbb，进入这个队列（窗口）为 abc 满足题目要求，当再进入 a，队列变成了 abca，这时候不满足要求。所以，我们要移动这个队列！如何移动？我们只要把队列的左边的元素移出就行了，直到满足题目要求！一直维持这样的队列，找出队列出现最长的长度时候，求出解。
那现在有个问题是哪个储存结构里不能存相同的元素呢？显然，能想到hash，并且优先想到的应该是HashSet，因为HashMap的键值对似乎对这个没什么用。那么代码如下：

// 2. 滑动窗口
// 时间复杂度：O(2n) = O(n)，最坏的情况是 left 和 right 都遍历了一遍字符串
// 空间复杂度：O(n)
public int lengthOfLongestSubstring2(String s) {
    int n = s.length();
    if (n <= 1) return n;
    int maxLen = 1;

    int left = 0, right = 0;
    Set<Character> window = new HashSet<>();
    while (right < n) {
        char rightChar = s.charAt(right);
        while (window.contains(rightChar)) {
            window.remove(s.charAt(left));
            left++;
        }
        maxLen = Math.max(maxLen, right - left + 1);
        window.add(rightChar);
        right++;
    }

    return maxLen;
}

作者：tangweiqun
链接：https://leetcode-cn.com/problems/longest-substring-without-repeating-characters/solution/jian-dan-yi-dong-javac-pythonjshua-dong-bff20/
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3.对于上面的代码，可以发现while(window.contains(rightChar))
这个循环其实很不人性化，按人的思维，直接把left移动到相同元素（左边的）+1的位置就好了，完全没必要一个一个的移除再判断。怎么解决这个问题？有个好方法就是用刚刚忽视的HashMap，将每个字符对应的下标作为对应关系，就可以直接找到想找的位置，因为HashMap的键是唯一不能重复的，所以键（这里也就是字符）对应的值（这里也就是下标）改变即可。代码如下：

// 3. 优化后的滑动窗口
// 时间复杂度：O(n)
// 空间复杂度：O(n)
public int lengthOfLongestSubstring3(String s) {
    int n = s.length();
    if (n <= 1) return n;
    int maxLen = 1;

    int left = 0, right = 0;
    Map<Character, Integer> window = new HashMap<>();
    while (right < n) {
        char rightChar = s.charAt(right);
        int rightCharIndex = window.getOrDefault(rightChar, 0);
        left = Math.max(left, rightCharIndex);
        maxLen = Math.max(maxLen, right - left + 1);
        window.put(rightChar, right + 1);
        right++;
    }

    return maxLen;
}

作者：tangweiqun
链接：https://leetcode-cn.com/problems/longest-substring-without-repeating-characters/solution/jian-dan-yi-dong-javac-pythonjshua-dong-bff20/
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3.最后的最后，还学到了一种我到死都不会想到的方法。
因为用Map储存其实也是想用一下那个数字，而作为字符串本身，每个字符都有对应的0-127的ASCII值，就可以用长度为128的数组代替Map了，代码如下：

// 4. 追求程序的极致性能
// s 由英文字母、数字、符号和空格组成
public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
    int n = s.length();
    if (n <= 1) return n;
    int maxLen = 1;

    int left = 0, right = 0;
    int[] window = new int[128];
    while (right < n) {
        char rightChar = s.charAt(right);
        int rightCharIndex = window[rightChar];
        left = Math.max(left, rightCharIndex);
        maxLen = Math.max(maxLen, right - left + 1);
        window[rightChar] = right + 1;
        right++;
    }

    return maxLen;
}

作者：tangweiqun
链接：https://leetcode-cn.com/problems/longest-substring-without-repeating-characters/solution/jian-dan-yi-dong-javac-pythonjshua-dong-bff20/
来源：力扣（LeetCode）
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标签：right,java,int,rightChar,maxLen,window,字串,滑动,left
来源： https://blog.csdn.net/dsafghljk/article/details/120982093

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