leetcode-3-无重复字符的最长子串(longest substring without repeating characters)-java

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题目及测试

package pid003;
/*无重复字符的最长子串

给定一个字符串,找出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: 无重复字符的最长子串是 "abc",其长度为 3。

示例 2:

输入: "bbbbb"
输出: 1
解释: 无重复字符的最长子串是 "b",其长度为 1。

示例 3:

输入: "pwwkew"
输出: 3
解释: 无重复字符的最长子串是 "wke",其长度为 3。
     请注意,答案必须是一个子串,"pwke" 是一个子序列 而不是子串。




*/
public class main {
	
	public static void main(String[] args) {
		String[] testTable = {"abcabcbb","bbbbb","pwwkew"};
		for (int i=0;i<testTable.length;i++) {
			test(testTable[i]);
		}
	}
		 
	private static void test(String ito) {
		Solution solution = new Solution();
		int rtn;
		long begin = System.currentTimeMillis();
		System.out.println("ito="+ito);
		rtn = solution.lengthOfLongestSubstring(ito);//执行程序
		long end = System.currentTimeMillis();		
		System.out.println("rtn="+rtn);
		System.out.println();
		System.out.println("耗时:" + (end - begin) + "ms");
		System.out.println("-------------------");
	}

}

解法1(成功,60ms,较快)

从头到尾一次遍历,设置一个队列,先进先出,设置一个map,放置现在字符串的char
 i每增加一个,如果map中已有这个char,那么从队列不断退出字符,直到等于现在的char,处理重复结束
 然后队列加入这个char,map设置这个char,nowlength++,如果现在长度大于max,那么max=now

package pid003;

import java.util.Arrays;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Queue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

public class Solution {
public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
    int length=s.length();
    if(length==0||length==1){
    	return length;
    }
    HashMap<Character, Boolean> map=new HashMap<>();
    Queue<Character> queue=new LinkedBlockingQueue<Character>();
    int nowLength=0;
    int maxLength=0;
    for(int i=0;i<length;i++){
    	Character now=s.charAt(i);
    	if(map.containsKey(now)){
    		while(true){
    			Character prev=queue.remove();
    			map.remove(prev);
    			nowLength--;
    			if(prev.equals(now)){
    				break;
    			}
    		}
    	}    	
    	map.put(now, true);
		nowLength++;
		queue.add(now);
		if(nowLength>maxLength){
			maxLength=nowLength;
		}
    }	
	return maxLength;
    }

}

解法2(别人的)

这道求最长无重复子串的题和之前那道 Isomorphic Strings 很类似,属于LeetCode的早期经典题目,博主认为是可以跟Two Sum媲美的一道题。给了我们一个字符串,让我们求最长的无重复字符的子串,注意这里是子串,不是子序列,所以必须是连续的。我们先不考虑代码怎么实现,如果给一个例子中的例子"abcabcbb",让你手动找无重复字符的子串,该怎么找。博主会一个字符一个字符的遍历,比如a,b,c,然后又出现了一个a,那么此时就应该去掉第一次出现的a,然后继续往后,又出现了一个b,则应该去掉一次出现的b,以此类推,最终发现最长的长度为3。所以说,我们需要记录之前出现过的字符,记录的方式有很多,最常见的是统计字符出现的个数,但是这道题字符出现的位置很重要,所以我们可以使用HashMap来建立字符和其出现位置之间的映射。进一步考虑,由于字符会重复出现,到底是保存所有出现的位置呢,还是只记录一个位置?我们之前手动推导的方法实际上是维护了一个滑动窗口,窗口内的都是没有重复的字符,我们需要尽可能的扩大窗口的大小。由于窗口在不停向右滑动,所以我们只关心每个字符最后出现的位置,并建立映射。窗口的右边界就是当前遍历到的字符的位置,为了求出窗口的大小,我们需要一个变量left来指向滑动窗口的左边界,这样,如果当前遍历到的字符从未出现过,那么直接扩大右边界,如果之前出现过,那么就分两种情况,在或不在滑动窗口内,如果不在滑动窗口内,那么就没事,当前字符可以加进来,如果在的话,就需要先在滑动窗口内去掉这个已经出现过的字符了,去掉的方法并不需要将左边界left一位一位向右遍历查找,由于我们的HashMap已经保存了该重复字符最后出现的位置,所以直接移动left指针就可以了。我们维护一个结果res,每次用出现过的窗口大小来更新结果res,就可以得到最终结果啦。

这里我们可以建立一个256位大小的整型数组来代替HashMap,这样做的原因是ASCII表共能表示256个字符,所以可以记录所有字符,然后我们需要定义两个变量res和left,其中res用来记录最长无重复子串的长度,left指向该无重复子串左边的起始位置,然后我们遍历整个字符串,对于每一个遍历到的字符,如果哈希表中该字符串对应的值为0,说明没有遇到过该字符,则此时计算最长无重复子串,i - left +1,其中i是最长无重复子串最右边的位置,left是最左边的位置,还有一种情况也需要计算最长无重复子串,就是当哈希表中的值小于left,这是由于此时出现过重复的字符,left的位置更新了,如果又遇到了新的字符,就要重新计算最长无重复子串。最后每次都要在哈希表中将当前字符对应的值赋值为i+1。

这里解释下程序中那个if条件语句中为啥要有个m[s[i]] < left,我们用一个例子来说明,当输入字符串为"abbca"的时候,当i=4时,也就是即将要开始遍历最后一个字母a时,此时哈希表表中a对应1,b对应3,c对应4,left为2,即当前最长的子字符串的左边界为第二个b的位置,而第一个a已经不在当前最长的字符串的范围内了,那么对于i=4这个新进来的a,应该要加入结果中,而此时未被更新的哈希表中a为1,不是0,如果不判断它和left的关系的话,就无法更新结果,那么答案就会少一位,所以需要加m[s[i]] < left。

public class Solution {
    public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
        int[] m = new int[256];
        Arrays.fill(m, -1);
        int res = 0, left = -1;
        for (int i = 0; i < s.length(); ++i) {
            left = Math.max(left, m[s.charAt(i)]);
            m[s.charAt(i)] = i;
            res = Math.max(res, i - left);
        }
        return res;
    }
}

解法3(方法1的改进)

可以不用queue,hashmap的value改为字符的index,最后一次出现的位置,再加上left,只要新加的字符原来map中没有或者index<left即可加入,否则left为过去的index。

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