算法的学习笔记—(牛客JZ50)

😀前言

在处理字符串时，寻找第一个只出现一次的字符是一项常见的任务。本文将探讨几种有效的解法，包括使用 HashMap 和位集（BitSet）。

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文章目录

🥰第一个只出现一次的字符位置
- 😇题目链接
- 🤔题目描述
- 💖解题思路
- - [方法一：使用 HashMap](#方法一：使用 HashMap)
  - 方法二：使用整型数组
  - 方法三：使用位集（BitSet）
- 😄总结

🥰第一个只出现一次的字符位置

😇题目链接

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🤔题目描述

在一个字符串中找到第一个只出现一次的字符，并返回它的位置。字符串只包含 ASCII 码字符。

Input: abacc
Output: b

💖解题思路

方法一：使用 HashMap

最直观的方法是使用 HashMap 来统计每个字符的出现次数。具体步骤如下：

遍历字符串，将字符作为键，出现次数作为值存入 HashMap。
再次遍历字符串，查找第一个出现次数为 1 的字符，返回其位置。

示例代码如下：

java 复制代码

public int FirstNotRepeatingChar(String str) {
    // 创建一个 HashMap，用于统计每个字符的出现次数
    Map<Character, Integer> countMap = new HashMap<>();
    
    // 遍历字符串，将字符作为键，出现次数作为值存入 HashMap
    for (char c : str.toCharArray()) {
        countMap.put(c, countMap.getOrDefault(c, 0) + 1);
    }
    
    // 再次遍历字符串，查找第一个出现次数为 1 的字符
    for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
        if (countMap.get(str.charAt(i)) == 1) {
            // 返回该字符的位置
            return i;
        }
    }
    
    // 如果没有找到，返回 -1
    return -1;
}

以上实现的空间复杂度还不是最优的。考虑到只需要找到只出现一次的字符，那么需要统计的次数信息只有 0,1,更大，使用两个比特位就能存储这些信息。

方法二：使用整型数组

考虑到 ASCII 码字符有限，可以使用长度为 128 的整型数组代替 HashMap，来记录每个字符的出现次数。实现方法与上面类似，但效率更高。

java 复制代码

public int FirstNotRepeatingChar(String str) {
    // 创建一个长度为 128 的整型数组，用于统计字符出现次数
    int[] cnts = new int[128];
    
    // 遍历字符串，统计每个字符的出现次数
    for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
        cnts[str.charAt(i)]++;
    }
    
    // 再次遍历字符串，查找第一个出现次数为 1 的字符
    for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
        if (cnts[str.charAt(i)] == 1) {
            // 返回该字符的位置
            return i;
        }
    }
    
    // 如果没有找到，返回 -1
    return -1;
}

方法三：使用位集（BitSet）

为了进一步优化空间复杂度，可以使用 BitSet 来存储每个字符的状态，分为三种情况：未出现（0）、出现一次（1）和出现多次（2）。通过两个 BitSet，可以高效地统计字符的出现情况。

java 复制代码

public int FirstNotRepeatingChar2(String str) {
    // 创建两个 BitSet，用于记录字符的状态
    BitSet bs1 = new BitSet(128); // 用于记录字符出现一次
    BitSet bs2 = new BitSet(128); // 用于记录字符出现多次
    
    // 遍历字符串，更新字符的状态
    for (char c : str.toCharArray()) {
        if (!bs1.get(c) && !bs2.get(c)) {
            // 状态 0 -> 1（首次出现）
            bs1.set(c);
        } else if (bs1.get(c) && !bs2.get(c)) {
            // 状态 1 -> 2（再次出现）
            bs2.set(c);
        }
    }
    
    // 再次遍历字符串，查找第一个状态为 1 的字符
    for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
        char c = str.charAt(i);
        if (bs1.get(c) && !bs2.get(c)) { // 状态 1
            // 返回该字符的位置
            return i;
        }
    }
    
    // 如果没有找到，返回 -1
    return -1;
}

😄总结

本文介绍了三种方法来找到字符串中第一个只出现一次的字符。通过不同的数据结构和算法，解决方案的效率和空间复杂度各有不同。选择合适的方法取决于具体需求和数据规模。

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