无重复字符的最长子串（Java 详解）_无重复字符的最长子串java

无重复字符的最长子串（Java 详解）

题目

给定一个字符串 s ，请你找出其中不含有重复字符的 最长子串 的长度。

示例

示例 1:

输入: s = "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。
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示例 2:

输入: s = "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。
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示例 3:

输入: s = "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。
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解题思路

解决这个问题的关键在于使用滑动窗口和哈希集来维护一个当前不含重复字符的子串。

详细解释解题思路：

1. 创建一个哈希集(set)用于存储当前子串中的字符，以及两个指针left和right来表示滑动窗口的左右边界，初始时都指向字符串的开头。
2. 使用right指针向右移动，逐个将字符加入哈希集中，同时检查是否出现了重复字符。如果出现了重复字符，说明当前子串中不再是不含重复字符的子串，需要调整窗口的左边界。具体步骤如下：
   • 如果当前字符不在哈希集中，将其添加到哈希集中，并将right指针向右移动一位。
   • 如果当前字符已经在哈希集中，表示出现了重复字符，需要将窗口的左边界向右移动，直到窗口内的字符再次全部不重复。在这个过程中，逐个将字符从哈希集中移除，并将left指针向右移动一位，直到当前窗口中不再有重复字符。
3. 在每次移动right指针时，都要记录当前窗口的大小，并用一个变量maxLen来维护记录最大的窗口大小。
4. 继续以上步骤，直到right指针到达字符串的末尾，整个过程中不断更新maxLen，最终maxLen的值就是不含重复字符的最长子串的长度。
5. 返回maxLen作为答案。

这个算法的关键在于通过滑动窗口的方式，动态地调整窗口的大小，以保持窗口内的字符都不重复，并且在遍历过程中不断更新最大子串的长度。这样可以在一次遍历中解决问题，而不需要额外的循环来检查所有可能的子串。时间复杂度为O(n)，其中n是字符串的长度。

详细代码（Java版）

方案1 （6ms）

class Solution {
    public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
        int n = s.length();
        int maxLen = 0;
        int left = 0;
        int right = 0;
        HashSet<Character> set = new HashSet<>();

        while (right < n) {
            if (!set.contains(s.charAt(right))) {
                set.add(s.charAt(right));
                right++;
                maxLen = Math.max(maxLen, set.size());
            } else {
                set.remove(s.charAt(left));
                left++;
            }
        }

        return maxLen;
    }
}
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方案2（2ms）

1. 使用数组代替哈希集：在上面的代码中，使用了哈希集来存储当前子串中的字符。但是，如果字符集的大小是固定的，可以使用一个大小为256的数组来代替哈希集。这样可以更快地查找字符是否重复，因为数组的访问速度通常比哈希集更快。
2. 使用字符的ASCII值作为数组的索引：如果字符串中只包含ASCII字符，那么可以使用字符的ASCII值作为数组的索引，进一步提高查找速度。
3. 避免重复的移除操作：在上面的代码中，当遇到重复字符时，会逐个将字符从哈希集中移除，然后将左边界向右移动。这个操作可以优化，可以使用一个变量来记录重复字符的位置，并直接将左边界移到重复字符的下一个位置，避免逐个移除字符。

class Solution {
    public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
        int n = s.length();
        int maxLen = 0;
        int[] charIndex = new int[256]; // 使用数组代替哈希集
        Arrays.fill(charIndex, -1); // 初始化数组为-1
        int left = 0;
        for (int right = 0; right < n; right++) {
            char c = s.charAt(right);
            if (charIndex[c] != -1) {
                left = Math.max(left, charIndex[c] + 1); // 直接将左边界移到重复字符的下一个位置
            }
            charIndex[c] = right;
            maxLen = Math.max(maxLen, right - left + 1);
        }
        return maxLen;
    }
}
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