LeetCode 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。

解法一：

题目的意思是，给我们一个字符串，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 "abcabcbb"，让你手动找无重复字符的子串，你会怎么找？我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，则应该去掉第一次出现的 b，以此类推，最终得出最长的长度为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，所以我们可以使用一个 int[] 数组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，当前字符可以直接加进来，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，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 int[] 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了。

其实我们并不需要判断当前字符是否已经在滑动窗口中出现，只要我们每遍历一个字符，保证 left = Math.max(left, m[s.charAt(i)]) 即可，相当于执行上面所述的判断操作。

这里我们可以建立一个 256 位大小的整型数组，这样做的原因是 ASCII 表一共能表示 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。开始遍历字符串，更新 left，计算最大 res，更新当前字符的最后出现位置。最后得出的 res 即为所求。

    public int lengthOfLongestSubstring1(String s) {

        int[] m = new int[256];

        int res = 0, left = 0;

        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            left = Math.max(left, m[s.charAt(i)]);

            res = Math.max(res, i - left + 1);

            m[s.charAt(i)] = i + 1;
        }
        return res;
    }

解法二：

这种解法使用了 set，核心算法和上面的很类似，把出现过的字符都放入 set 中，遇到 set 中没有的字符就加入 set 中并更新结果 res，然后右边界 +1，如果遇到重复的，则删除 set 中下标为左边界的字符，即遇到一个重复字符，则删除一个 set 中的字符，然后左边界 +1：

    public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
        int res = 0, left = 0, right = 0;
        HashSet<Character> t = new HashSet<Character>();

        while (right < s.length()) {
            if (!t.contains(s.charAt(right))) {
                t.add(s.charAt(right));
                right++;
                res = Math.max(res, t.size());
            } else {
                t.remove(s.charAt(left));
                left++;
            }
        }
        return res;
    }

解法三：

下面这种解法跟解法一和解法二没有区别，是不过使用了 HashMap 这个数据结构来建立字符和其最后出现位置之间的映射，其他操作均和解法一相同。

    public int lengthOfLongestSubstring(String s) {

        HashMap<Character, Integer> hashMap = new HashMap<>();

        int res = 0, left = 0;

        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            
            if (hashMap.containsKey(s.charAt(i))) {
                left = Math.max(left, hashMap.get(s.charAt(i)));
            }
            res = Math.max(res, i - left + 1);

            hashMap.put(s.charAt(i), i + 1);
        }
        return res;
    }

本文参考自 [LeetCode] Longest Substring Without Repeating Characters 最长无重复字符的子串

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