力扣 3.无重复字符的最长子串

无重复字符的最长子串

https://leetcode.cn/problems/longest-substring-without-repeating-characters/

问题原题

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 1：

  输入: s = "abcabcbb"

  输出: 3

  解释: 无重复字符的最长子串是 "abc"，长度为 3。

• 示例 2：

  输入: s = "bbbbb"

  输出: 1

  解释: 无重复字符的最长子串是 "b"，长度为 1。

• 示例 3：

  输入: s = "pwwkew"

  输出: 3

  解释: 无重复字符的最长子串是 "wke"，长度为 3。

提示：

• 0 <= s.length <= 5 * 10^4
• s 由英文字母、数字、符号和空格组成

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基础解答：暴力枚举法

思路

1. 枚举所有可能的子串，检查每个子串是否包含重复字符
2. 记录无重复字符的子串的最大长度
3. 优点：逻辑简单，容易理解；缺点：时间复杂度高（O(n3)O(n^3)O(n3)），仅适合短字符串

C++ 代码

#include <iostream>
#include <string>
#include <unordered_set>
using namespace std;

// 暴力解法：枚举所有子串
int lengthOfLongestSubstring(string s) {
    int n = s.size();
    int maxLen = 0;
    // 枚举子串起始位置
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        // 用集合存储当前子串的字符，判断是否重复
        unordered_set<char> charSet;
        // 枚举子串结束位置
        for (int j = i; j < n; ++j) {
            // 字符重复，跳出当前循环
            if (charSet.count(s[j])) {
                break;
            }
            charSet.insert(s[j]);
            // 更新最大长度
            maxLen = max(maxLen, j - i + 1);
        }
    }
    return maxLen;
}

// 测试
int main() {
    string s1 = "abcabcbb";
    string s2 = "bbbbb";
    string s3 = "pwwkew";
    cout << lengthOfLongestSubstring(s1) << endl; // 3
    cout << lengthOfLongestSubstring(s2) << endl; // 1
    cout << lengthOfLongestSubstring(s3) << endl; // 3
    return 0;
}

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进阶解答：滑动窗口（最优解）

思路

1. 滑动窗口：用左右指针表示当前无重复字符的子串窗口
2. 哈希表：记录每个字符最后出现的索引，快速判断重复
3. 遇到重复字符时，直接将左指针跳转到重复字符的下一位，避免重复遍历
4. 时间复杂度：O(n)O(n)O(n)，空间复杂度：O(1)O(1)O(1)（字符集有限），完美适配题目数据范围

C++ 代码

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;

// 滑动窗口 + 哈希表（最优解法）
int lengthOfLongestSubstring(string s) {
    // 存储字符最后出现的索引，ASCII码共128个字符，初始化为-1
    vector<int> charIndex(128, -1);
    int left = 0;    // 窗口左指针
    int maxLen = 0;  // 最大长度

    for (int right = 0; right < s.size(); ++right) {
        char ch = s[right];
        // 字符重复，更新左指针：取当前左指针 和 重复字符下一位 的最大值
        if (charIndex[ch] != -1) {
            left = max(left, charIndex[ch] + 1);
        }
        // 更新当前字符的最后出现位置
        charIndex[ch] = right;
        // 计算当前窗口长度，更新最大值
        maxLen = max(maxLen, right - left + 1);
    }
    return maxLen;
}

// 测试
int main() {
    string s1 = "abcabcbb";
    string s2 = "bbbbb";
    string s3 = "pwwkew";
    cout << lengthOfLongestSubstring(s1) << endl; // 3
    cout << lengthOfLongestSubstring(s2) << endl; // 1
    cout << lengthOfLongestSubstring(s3) << endl; // 3
    return 0;
}

或者用滑动窗口 + unordered_map

#include <iostream>
#include <string>
#include <unordered_map>
#include <algorithm>
using namespace std;

int lengthOfLongestSubstring(string s) {
    // 哈希表：key = 字符，value = 字符最后一次出现的索引
    unordered_map<char, int> charMap;
    int left = 0;    // 窗口左边界
    int maxLen = 0;  // 记录最长长度

    for (int right = 0; right < s.size(); ++right) {
        char current = s[right];

        // 如果当前字符已经在窗口内出现过 → 移动左指针
        if (charMap.find(current) != charMap.end() && charMap[current] >= left) {
            left = charMap[current] + 1;
        }

        // 更新当前字符的最新位置
        charMap[current] = right;

        // 计算窗口长度，更新最大值
        maxLen = max(maxLen, right - left + 1);
    }

    return maxLen;
}

// 测试主函数
int main() {
    string s1 = "abcabcbb";
    string s2 = "bbbbb";
    string s3 = "pwwkew";
    
    cout << lengthOfLongestSubstring(s1) << endl; // 3
    cout << lengthOfLongestSubstring(s2) << endl; // 1
    cout << lengthOfLongestSubstring(s3) << endl; // 3

    return 0;
}