最长不含重复字符的子字符串(剑指offer48、力扣3) Java滑动窗口+动态规划

简介: 请从字符串中找出一个最长的不包含重复字符的子字符串,计算该最长子字符串的长度。

一、题目描述



请从字符串中找出一个最长的不包含重复字符的子字符串,计算该最长子字符串的长度。


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: "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: "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:

s.length <= 40000


二、思路讲解


       

暴力方法,遍历字符串,以每一个字符作为开头,将它及后面的字符怼到HashSet中,如果怼不进去了,那就是重复了,此时集合的大小就是不重复的字串的大小。然后清空集合,再看下一个字符,直到遍历完整个字符串。效率较低。


三、Java代码实现



class Solution {
    public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
        int len = s.length();
        int index;
        HashSet<Character> set = new HashSet<>();
        int big = 0;
        for(int i=0; i<len; i++){
            index = i;
            set.clear();
      //把字符后的每一个字符怼进集合中,直到怼不进(说明重复了)或者遍历完了字符串
            while(index<len && set.add(s.charAt(index))){
                index++;
            }
            big = Math.max(big, set.size());
        }
        return big;
    }
}


四、时空复杂度分析



时间复杂度:        O(N^2)


空间复杂度:        O(N)


五、代码优化



想想时间上的优化:能不能仅遍历一遍字符串呢?

我们可以使用滑动窗口的思想,或者是使用动态规划的思想。        

再想想空间上的优化:能不能用常数级的空间呢?

可以用HashMap,在ASCII码內长度最多为128,占用空间为常数级。


1、滑动窗口

     

具体思路是:使用set存放滑动窗口内的所有字符。 set的大小即为滑动窗口的大小。


如果j指针处的字符能够插入set,证明不和滑动窗口内的字符重复,j指针后移,扩大窗口;


如果j指针处的字符不能插入set,说明字符出现重复,那就将i指针后移(同时从set中删掉i处字符),缩小窗口。


使用max始终保存set的长度的最大值。

class Solution {
    public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
        Set<Character> set = new HashSet<>();   //滑动窗口内的所有字符
        int max = 0;    //最大无重复字串长度
        int i=0; 
        int j=0;
        while(j<s.length()){
            if(set.add(s.charAt(j))){
                //如果j处字符和窗口内字符不重复,j指针后移,扩大窗口
                j++;
            } else {
                //如果j处字符和窗口内字符重复,i指针后移,缩小窗口(此时set内所有字符还是不重复的)
                set.remove(s.charAt(i));
                i++;
            }
            max = Math.max(max, set.size());
        }
        return max;
    }
}


同样的道理,使用队列代替哈希集合来保存滑动窗口里的值,可以减少几次无用的判断,但是效率降低了。


class Solution {
    public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
        Queue<Character> queue = new LinkedList<>();   //滑动窗口内的所有字符
        int max = 0;    //最大无重复字串长度
        int i=0; 
        int j=0;
        while(j<s.length()){
            if(!queue.contains(s.charAt(j))){
                //如果j处字符和窗口内字符不重复,j指针后移,扩大窗口
                queue.add(s.charAt(j));
                j++;
            } else {
                //如果j处字符和窗口内字符重复,i指针后移到重复字符之后
                while(queue.poll() != s.charAt(j)){
                    i++;
                }
            }
            max = Math.max(max, queue.size());
        }
        return max;
    }
}


时间复杂度O(n)

空间复杂度O(n)

 

2、动态规划


遍历字符串,以每个字符作为结尾,curr表示以当前字符结尾的最大无重复长度,max保存最大的无重复长度。


在向后遍历的过程中,若第i个字符在前面出现过,假设出现在x位置,则curr为min{curr, i-x},(大括号里的curr为前一个字符结尾的最大无重复长度);若第i个字符在前面没出现过,则前一个长度直接+1即可:curr = curr+1。


class Solution {
    public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
        Map<Character, Integer> map = new HashMap<>();
        int max = 0;    //最大无重复长度
        int curr = 0;   //当前无重复长度
        for(int i=0; i<s.length(); i++){
            Character c = s.charAt(i);
            curr = Math.min((curr+1), (i-map.getOrDefault(c, -1)));
            map.put(c, i);
            max = Math.max(max, curr);
        }
        return max;
    }
}


时间复杂度:        O(N)

空间复杂度:        O(1)

相关文章
|
27天前
|
存储 算法
Leetcode第三题(无重复字符的最长子串)
这篇文章介绍了解决LeetCode第三题“无重复字符的最长子串”的算法,使用滑动窗口技术来找出给定字符串中最长的不含重复字符的子串,并提供了详细的代码实现和解释。
56 0
Leetcode第三题(无重复字符的最长子串)
|
3月前
|
Python
【Leetcode刷题Python】剑指 Offer 32 - III. 从上到下打印二叉树 III
本文介绍了两种Python实现方法,用于按照之字形顺序打印二叉树的层次遍历结果,实现了在奇数层正序、偶数层反序打印节点的功能。
54 6
|
3月前
|
Python
【Leetcode刷题Python】剑指 Offer 26. 树的子结构
这篇文章提供了解决LeetCode上"剑指Offer 26. 树的子结构"问题的Python代码实现和解析,判断一棵树B是否是另一棵树A的子结构。
46 4
|
3月前
|
算法
LeetCode第3题无重复字符的最长子串
该文章介绍了 LeetCode 第 3 题无重复字符的最长子串的解法,通过使用 HashSet 记录不重复的子元素,以每个字符开头遍历字符串,遇到重复字符则重新计算,最终找到最长子串,同时提到可以考虑使用 HashMap 降低复杂度。
LeetCode第3题无重复字符的最长子串
|
3月前
|
Java
Java——编码GBK的不可映射字符
Java——编码GBK的不可映射字符
41 1
|
3月前
|
Python
【Leetcode刷题Python】剑指 Offer 30. 包含min函数的栈
本文提供了实现一个包含min函数的栈的Python代码,确保min、push和pop操作的时间复杂度为O(1)。
24 4
|
3月前
|
Python
【Leetcode刷题Python】剑指 Offer 22. 链表中倒数第k个节点
Leetcode题目"剑指 Offer 22. 链表中倒数第k个节点"的Python解决方案,使用双指针法找到并返回链表中倒数第k个节点。
49 5
|
3月前
|
算法 Python
【Leetcode刷题Python】剑指 Offer 33. 二叉搜索树的后序遍历序列
本文提供了一种Python算法,用以判断给定整数数组是否为某二叉搜索树的后序遍历结果,通过识别根节点并递归验证左右子树的值是否满足二叉搜索树的性质。
22 3
|
3月前
|
Python
【Leetcode刷题Python】剑指 Offer 32 - II. 从上到下打印二叉树 II
本文提供了一种Python实现方法,用于层次遍历二叉树并按层打印结果,每层节点按从左到右的顺序排列,每层打印到一行。
35 3