完整教程：Leetcode003——无重复字符的最长子串

文章目录

• • 派对的规则与挑战
  • 如何组织派对？滑动窗口法
  • • 派对的进行过程
    • 以 "abcabcbb" 为例，看看派对如何进展
  • Java代码实现：派对管理系统
  • 为什么这个途径高效？
  • 实践建议

一个派对组织者，正在一条热闹的街道上（字符串）邀请人们参加你的派对。但你的派对有一个严格的规定：就是想象一下，你不能有重复的人找出最多能连续邀请多少人而不违反规则。就是（无重复字符）。你的任务

派对的规则与挑战

• 街道：字符串，比如 “abcabcbb”
• 客人：每个字符代表一个人
• 派对：当前邀请的子串
• 规则：派对中不能有重复的客人
• 目标：找到最长的不违反规则的派对规模

如何组织派对？滑动窗口法

你有两个助手：左指针和右指针，他们就像派对的门口保安。还有一个签到表（哈希集合）来记录当前派对中的客人。

派对的进行过程

1. 右指针（热情邀请者）从左到右沿着街道移动，邀请每个人加入派对。
2. 左指针（冷静管理者）负责在出现重复时，请出最早加入的客人，直到重复消失。
3. 签到表实时更新，确保没有重复客人。
4. 你随时记录派对的最大人数。

以 “abcabcbb” 为例，看看派对如何进展

• 初始状态：派对为空，左指针在起点，右指针开始邀请。
  • 邀请 a：签到表 {a}，当前人数 1，最大人数 1
  • 邀请 b：签到表 {a, b}，当前人数 2，最大人数 2
  • 邀请 c：签到表 {a, b, c}，当前人数 3，最大人数 3 ← 暂时最佳
• 遇到重复：右指针邀请第4个客人 a，但 a 已在派对中！
  • 左指针开始请出客人：先请出 a，签到表变为 {b, c}
  • 现在 a 不再重复，邀请新 a，签到表 {b, c, a}，人数 3
• 继续邀请：右指针移动
  • 邀请 b：但 b 已在派对中！左指针请出 b（最早加入的），签到表变为 {c, a}，然后邀请 b，签到表 {c, a, b}，人数 3
  • 邀请 c：重复！左指针请出 c，签到表变为 {a, b}，然后邀请 c，签到表 {a, b, c}，人数 3
  • 邀请 b：重复！左指针请出 a（因为 a 是最早的），签到表变为 {b, c}，但 b 还在，继续请出 b，签到表变为 {c}，然后邀请 b，签到表 {c, b}，人数 2
  • 邀请 b：重复！左指针请出 c，签到表变为 {b}，但 b 还在，请出 b，签到表变为空，然后邀请 b，签到表 {b}，人数 1
• 最终结果：最大人数始终是 3，故而答案是 3。

Java代码搭建：派对管理系统

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
class Solution
{
public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
Set<
Character> set = new HashSet<
>();
// 签到表
int left = 0;
// 左指针（开始请出的位置）
int maxLength = 0;
// 记录最大人数
// 右指针逐个邀请客人
for (int right = 0; right < s.length(); right++) {
char c = s.charAt(right);
// 当前客人
// 如果当前客人已经在派对中，左指针开始请出客人直到重复消失
while (set.contains(c)) {
set.remove(s.charAt(left));
// 请出最早加入的客人
left++;
// 左指针右移
}
set.add(c);
// 邀请当前客人加入派对
maxLength = Math.max(maxLength, right - left + 1);
// 更新最大人数
}
return maxLength;
}
}

为什么这个方法高效？

• 时间复杂度 O(n)：每个客人最多被邀请和请出各一次，于是总处理次数是 2n，即 O(n)。
• 空间复杂度 O(min(n, m))：签到表的大小取决于字符集的大小（m）或字符串长度（n），取较小值。

实践建议

• 这种方法就像管理一个实时派对，确保总是最优状态。
• 适用于任何字符串，包括数字、符号等。
• 在实际编程中，这种滑动窗口技巧常用于解决子串问题。

下次遇到类似问题，记得想想这个派对故事！如果你能管理好这个派对，你就能解决很多字符串问题。