LeetCode.3-最长无重复字符子串(Longest Substring Without Repeating Characters)

这是悦乐书的第341次更新，第365篇原创

01 看题和准备

今天介绍的是LeetCode算法题中Medium级别的第2题Longest Substring Without Repeating Characters（顺位题号是3）。给定一个字符串，找到最长无重复字符子字符串的长度。例如：

输入：“abcabcbb”
输出：3
说明：答案是“abc”，长度为3。

输入：“bbbbb”
输出：1
说明：答案是“b”，长度为1。

输入：“pwwkew”
输出：3
说明：答案是“wke”，长度为3。请注意，答案必须是子字符串，“pwke”是子序列而不是子字符串。

02 第一种解法

暴力解法，使用双指针和HashSet。

每次选取一个字符，从该字符开始往后遍历，存入HashSet中去，借助HashSet来判断是否重复出现，如果遇到重复字符，就结束循环，计算起始索引的长度，然后将HashSet清空，继续循环，再从第二个字符开始遍历，直到处理完所有字符。

此解法的时间复杂度是O(N^2)，最坏情况下时间复杂度是O(N^3)，因为HashSet的contains方法；空间复杂度是O(N)。

public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
    Set<Character> set = new HashSet<Character>();
    int n = s.length(), left = 0, right = 0;
    int result = 0;
    for (int i=0; i<n; i++) {
        left = i;
        right = i;
        while (right < n && !set.contains(s.charAt(right))) {
            set.add(s.charAt(right));
            right++;
        }
        result = Math.max(result, right-left);
        set.clear();
    }
    return result;
}

03 第二种解法

针对第一种解法，我们还可以将HashSet换成数组，用数组来判断字符是否重复出现，其他思路一样。

public int lengthOfLongestSubstring2(String s) {
    int[] set = new int[256];
    int n = s.length(), left = 0, right = 0;
    int result = 0;
    for (int i=0; i<n; i++) {
        left = i;
        right = i;
        while (right < n && ++set[s.charAt(right)] < 2) {
            right++;
        }
        result = Math.max(result, right-left);
        // 将数组元素值全部重置为0
        Arrays.fill(set, 0);
    }
    return result;
}

04 第三种解法

滑动窗口算法。

此解法和上面的第一种解法有点类似，使用两个变量，一左一右，像窗口一样滑动，遇到重复值时，就将左边的一个字符从HashSet中移除，直到遍历完所有字符。

此解法的时间复杂度是O(N)，最坏情况下时间复杂度是O(N^2)，因为HashSet的contains方法；空间复杂度是O(N)。

public int lengthOfLongestSubstring3(String s) {
    Set<Character> set = new HashSet<Character>();
    int n = s.length(), left = 0, right = 0;
    int result = 0;
    while (left < n && right < n) {
        if (!set.contains(s.charAt(right))) {
            set.add(s.charAt(right));
            right++;
            result = Math.max(result, right-left);
        } else {
            set.remove(s.charAt(left));
            left++;
        }
    }
    return result;
}

05 第四种解法

使用索引值来判断，同时将HashSet换成256大小的数组。

public int lengthOfLongestSubstring4(String s) {
    int[] set = new int[256];
    int n = s.length(), i = 0, j = 0;
    int result = 0;
    while (i < n && j < n) {
        i = Math.max(set[s.charAt(j)], i);
        result = Math.max(result, j-i+1);
        set[s.charAt(j)] = j+1;
        j++;
    }
    return result;
}

06 小结

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