LeetCode的无重复字符串的最长子串

Leetcode 上的“无重复字符的最长子串”是一个非常经典的问题，涉及到多个计算机科学核心知识点，例如字符串、哈希表和滑动窗口等。在这篇文章中，我们将逐步介绍这些知识点并通过 Java 代码实现这个问题。

问题描述

给定一个字符串，找出其中不含重复字符的最长子串的长度。例如，输入 "abcabcbb"，其最长子串为 "abc"，长度为 3。

解题思路

为了解决这个问题，我们可以使用滑动窗口的方法。滑动窗口是一种技巧，用于在字符串或数组上快速查找特定的子数组或子字符串。其基本思想是维护一个移动的窗口，将窗口从字符串的左侧移动到右侧，并在窗口移动时更新解决方案。因此，滑动窗口可以通过线性时间来解决很多问题。

对于这个问题，我们可以使用一个哈希表来存储已经访问的字符和其对应的索引。当发现重复字符时，我们可以将窗口的左侧移动到重复字符的位置的下一个位置，并将哈希表中该字符的索引更新为最新的索引。这样一来，就可以确保滑动窗口中的每个字符都是不重复的。

下面是具体的解题步骤：

定义一个哈希表，用于存储每个字符在字符串中最近一次出现的索引值。
定义两个指针，即 left 和 right，初始时均指向字符串的第一个字符。
用 right 指针遍历整个字符串，同时在哈希表中记录每个字符最近一次出现的索引。
如果当前字符已经在哈希表中出现过（即出现重复字符），那么我们需要将 left 指针移动到最近出现该字符的位置的下一个位置，同时更新该字符在哈希表中的索引值。
当遍历完整个字符串时，maxLen 变量即为最长子串的长度。

下面是我们用 Java 实现这个算法的代码：

public static int lengthOfLongestSubstring(String s) {
    Map<Character, Integer> idxMap = new HashMap<>();
    int left = 0, right = 0, maxLen = 0;
    while (right < s.length()) {
        char c = s.charAt(right);
        if (idxMap.containsKey(c)) {
            left = Math.max(left, idxMap.get(c) + 1);
        }
        idxMap.put(c, right);
        maxLen = Math.max(maxLen, right - left + 1);
        right++;
    }
    return maxLen;
}

在这段代码中，我们首先定义一个哈希表 idxMap 用于存储每个字符在字符串中最近一次出现的索引值。然后，我们初始化 left 和 right 指针，并遍历整个字符串。在每个字符上，我们首先检查其是否已经在哈希表中出现过。如果是，我们需要将 left 指针移动到最近出现该字符的位置的下一个位置，同时更新该字符在哈希表中的索引值。然后，我们需要更新 maxLen 变量，找到目前为止最长的无重复字符子串的长度。

时间复杂度

该算法的时间复杂度为 $O(n)$ ，其中 $n$ 是字符串的长度。

空间复杂度

该算法的空间复杂度为 $O(min(n, m))$ ，其中 $n$ 是字符串长度， $m$ 是字符集大小。

示例

下面是几个用例的示例：

输入："abcabcbb"，输出：3
输入："bbbbb"，输出：1
输入："pwwkew"，输出：3

本文介绍了如何使用滑动窗口和哈希表来解决 Leetcode 上的“无重复字符的最长子串”问题，并提供了用 Java 实现该算法的代码。通过掌握这个问题，可以学习到许多计算机科学的核心知识点，例如字符串、哈希表和滑动窗口等。