LeetCode题库整理【Java】—— 3 无重复字符的最长子串

LeetCode题库整理【Java】

## 3 无重复字符的最长子串
题目：给定一个字符串，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: “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: “dvdf”
输出: 1
解释: 因为无重复字符的最长子串是 “vdf”，所以其长度为 3。

示例 3:
输入: “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。

方法：滑动窗口
我们先用一个例子来想一想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(a)bcabcbb 开始的最长字符串为 (abc)abcbb；
以a(b)cabcbb 开始的最长字符串为 a(bca)bcbb；
以ab(c)abcbb 开始的最长字符串为 ab(cab)cbb；
以abc(a)bcbb 开始的最长字符串为 abc(abc)bb；
以abca(b)cbb 开始的最长字符串为 abca(bc)bb；
以abcab(c)bb 开始的最长字符串为 abcab(cb)b；
以abcabc(b)b 开始的最长字符串为 abcabc(b)b；
以abcabcb(b) 开始的最长字符串为 abcabcb(b)。

从中可以发现，如果我们依次递增地枚举子串的起始位置，那么子串的结束位置也是递增的！这里的原因在于，假设我们选择字符串中的第 i 个字符作为起始位置，并且得到了不包含重复字符的最长子串的结束位置为 rp。那么当我们选择第 i+k 个字符作为起始位置时，首先从 i+k 到 rp 的字符显然是不重复的，并且由于少了原本的第 k 个字符，我们可以尝试继续增大 rp ，直到右侧出现了重复字符为止。

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

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。

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。

LeetCode的官网中关于 滑动窗口 也有视频及文字题解

以下代码与官网版本略有差异，并通过了测试，仅供参考

class Solution {
    public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
        //len记录窗口滑动过程中存储的当前无重复字符的最长子串长度
		int len=0;
		//哈希集合，记录每个字符是否出现过
		HashSet<Character> set = new HashSet<Character>();
		int n = s.length();
		//右指针，初始值为0，相当于我们在字符串的左边界，还未开始移动
		int rp = 0;
		for(int i=0; i<n; i++) { //i就相当于左指针，从0开始
			if(i!=0) {
				set.remove(s.charAt(i-1));
			}
			while(rp<n && !set.contains(s.charAt(rp)) ) {
				set.add(s.charAt(rp));
				++rp;
			}
			len = Math.max(len, (rp-1)-i+1);
		}
		return len;
    }
}

测试结果：

在代码调试过程中，尤其需要注意指针rp的位置，防止数组越界及使用哈希表判断有无重复字符时出现异常错误

使用自己的Eclipse测试的完整代码：

/*003 无重复字符的最长子串*/
package leet.code;

import java.util.HashSet;
import java.util.Scanner;

public class LongestSubstring {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		LongestSubstring ls = new LongestSubstring();
		@SuppressWarnings("resource")
		Scanner sc = new Scanner(System.in);
		String str = sc.nextLine();
		int len = ls.lengthOfLongestSubstring(str);
		System.out.println(len);
	}
	public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
		//len记录窗口滑动过程中存储的当前无重复字符的最长子串长度
		int len=0;
		//哈希集合，记录每个字符是否出现过
		HashSet<Character> set = 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，还未开始移动
		int rp = 0;
		for(int i=0; i<n; i++) { //i就相当于左指针，从0开始
			if(i!=0) {
				//左指针右移时，要移除哈希表中的一个字符，在s中下标为i-1
				set.remove(s.charAt(i-1));
			}
			while(rp<n && !set.contains(s.charAt(rp)) ) {
				//指针右移过程中，若字符不重复，则往哈希表中添加一个字符
				set.add(s.charAt(rp));
				++rp;
			}
			len = Math.max(len, (rp-1)-i+1);//rp跳出while时向右移到了有重复字符的地方，计算Len时需要减1
		}
		return len;
	}
}