目录
[题目一:3. 无重复字符的最长子串 - 力扣(LeetCode)](#题目一:3. 无重复字符的最长子串 - 力扣(LeetCode))
[为什么选择"滑动窗口 + 哈希表"?](#为什么选择“滑动窗口 + 哈希表”?)
[解题思路:滑动窗口 + 哈希表](#解题思路:滑动窗口 + 哈希表)
[Java 代码实现](#Java 代码实现)
[题目二:4. 寻找两个正序数组的中位数 - 力扣(LeetCode)](#题目二:4. 寻找两个正序数组的中位数 - 力扣(LeetCode))
[Java 代码实现(双指针合并法)](#Java 代码实现(双指针合并法))
题目一:3. 无重复字符的最长子串 - 力扣(LeetCode)
题目描述
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: 因为无重复字符的最长子串是
"abc",所以其长度为 3。注意"bca"和"cab"也是正确答案。
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。
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。
为什么选择"滑动窗口 + 哈希表"?
看到这道题,我们的思考路径应该是这样的:
-
抓住关键字:"子串" 。子串意味着必须是连续 的一段。这与"子序列"(可以不连续)有本质区别。对于连续区间的问题,最常用的思想就是双指针。
-
抓住关键字:"无重复" 。既然要求无重复,我们就需要一个数据结构(通常是哈希表或数组)来记录当前区间内出现了哪些字符及其频次,以便做到 O(1)O(1) 的快速查询。
-
为什么不用暴力法? 如果暴力枚举所有子串,再用哈希表判断是否重复,时间复杂度会达到 O(N2)O(N2) 甚至 O(N3)O(N3),当字符串很长时一定会超时。
-
为什么是"滑动窗口"? 假设我们已经找到了一个无重复的子串
[left, right]。当我们把右边界right往右移动一个字符时:-
如果新字符没出现过,那太好了,当前无重复子串变长了,更新答案。
-
如果新字符出现过 ,说明当前窗口里有重复元素了。关键来了 :我们不需要把
left退回起点重新开始(那是暴力法),因为既然包含了新字符后发生重复,那么只要那个重复的字符还在窗口里,子串就一直不合法。因此,我们只需要把左边界left不断向右移动,直到把那个重复的字符"挤出去"为止。 -
这种
left和right都只向右移动、不回退的特性,被称为单调性,这正是滑动窗口能将时间复杂度降到 O(N)O(N) 的核心原因。
-
解题思路:滑动窗口 + 哈希表
这道题是经典的滑动窗口(Sliding Window)应用题。
-
定义两个指针
left和right,分别代表窗口的左右边界。 -
使用一个
HashMap来记录窗口内字符出现的次数。 -
right指针不断向右移动,每次移动将当前字符加入HashMap并计数。 -
当
HashMap中某个字符的计数大于 1 时,说明窗口内出现了重复字符。此时我们需要移动left指针,缩小窗口,直到该字符的计数重新回到 1。 -
在每次循环中,更新当前无重复字符子串的最大长度
ret。
Java 代码实现
java
class Solution {
public int lengthOfLongestSubstring(String s) {
char[] str = s.toCharArray();
int n = str.length;
int left = 0, right = 0, ret = 0;
// 用于记录窗口内字符出现的频次
Map<Character, Integer> hash = new HashMap<>();
while (right < n) {
char ch = str[right];
hash.put(ch, hash.getOrDefault(ch, 0) + 1);
// 如果当前字符出现次数大于 1,说明窗口内存在重复字符
// 移动左指针,缩小窗口,直到该字符的频次降为 1
while (hash.get(ch) > 1) {
hash.put(str[left], hash.get(str[left]) - 1);
left++;
}
// 更新最大长度
ret = Math.max(ret, right - left + 1);
right++;
}
return ret;
}
}
题目二:4. 寻找两个正序数组的中位数 - 力扣(LeetCode)
题目描述
给定两个大小分别为 m 和 n 的正序(从小到大)数组 nums1 和 nums2。请你找出并返回这两个正序数组的 中位数 。
要求:算法的时间复杂度应该为 O(log(m+n))O(log(m+n))。
示例 1:
-
输入:
nums1 = [1,3], nums2 = [2] -
输出:
2.00000 -
解释: 合并数组 =
[1,2,3],中位数 2
示例 2:
-
输入:
nums1 = [1,2], nums2 = [3,4] -
输出:
2.50000 -
解释: 合并数组 =
[1,2,3,4],中位数 (2 + 3) / 2 = 2.5
为什么选择"双指针合并法"(以及它的局限)?
从这道题的题干中,我们可以提取出几个核心线索:
-
"两个正序数组" :既然是有序 的,那就极大概率可以用到双指针。这就好比我们有两叠按大小排好的扑克牌,要把它们合在一起按顺序排好,最直观的方法就是两只手各拿一叠,每次比较最上面的一张,谁小就先放下。
-
"中位数":中位数的定义是将数组排序后处于中间位置的数。这天然就需要我们对数据进行"排序"或者"找第 K 小"的操作。
-
为什么图片中用了双指针合并? 因为这是最符合人类直觉的解法。开辟一个新数组,用两个指针分别遍历两个原数组,每次把较小的元素放入新数组。合并完成后,直接根据新数组的总长度的奇偶性,取出中位数。
-
这种方法的问题在哪? 虽然直观易懂,但它的时间复杂度是 O(m+n)O(m+n) ,空间复杂度也是 O(m+n)O(m+n) 。注意题目要求:时间复杂度应为 O(log(m+n))O(log(m+n)) 。看到
log这个词,我们应该本能地想到**"二分查找"**。
Java 代码实现(双指针合并法)
java
class Solution {
public double findMedianSortedArrays(int[] nums1, int[] nums2) {
int m = nums1.length, n = nums2.length;
int[] arr = new int[m + n];
int left = 0, right = 0, i = 0;
// 1. 双指针合并两个有序数组
while (left < m || right < n) {
// 使用 0x3f3f3f3f 作为无穷大占位符,防止数组越界
int s1 = 0x3f3f3f3f;
int s2 = 0x3f3f3f3f;
if (left < m) s1 = nums1[left];
if (right < n) s2 = nums2[right];
if (s1 > s2) {
arr[i++] = s2;
right++;
} else {
arr[i++] = s1;
left++;
}
}
int sum = m + n;
if (sum == 0) return 0;
// 2. 计算中位数
if (sum % 2 == 0) {
// 偶数个元素,中间两个数的平均值
return (double)(arr[sum / 2 - 1] + arr[sum / 2]) / 2;
} else {
// 奇数个元素,正中间的数
return (double)arr[sum / 2];
}
}
}