把握滑窗精要，巧寻字符串最长不重复子串

后端

2023-11-25 16:39:46

解锁字符串难题：掌握滑动窗口法

理解问题的实质

在字符串处理的广阔领域中，寻找最长不重复子串是一项常见的任务。想象一下，你手里拿着一串珍珠项链，每一颗珍珠都代表一个字符。你的目标是找出项链中最长的一段，其中没有两颗珍珠（字符）相同。

从头开始，滑窗漫游

为了解决这一难题，我们引入了一种优雅而强大的算法——滑动窗口法。它就像一个移动的窗口，从字符串的开头开始，逐个字符地向右滑动。该窗口的职责是找到符合两个关键条件的不重复子串：

不重复性： 窗口中的所有字符都必须不同。
最大长度： 窗口应该包含字符串中最长的不重复子串。

扩展窗口：

当滑动窗口中的所有字符都不重复时，窗口就会向右扩展。它将继续移动，直到发现重复的字符为止。

更新最长子串：

每当窗口中的字符都不重复时，它都会检查当前窗口的长度是否大于已知的最长子串。如果是，则更新最长子串。

收缩窗口：

如果窗口中出现了重复字符，它将开始向左收缩。窗口的起始位置会向右移动，直到窗口中不再有重复字符为止。

重复步骤2~4：

重复上述步骤，直到窗口到达字符串的末尾。

代码展现，算法之美

现在，让我们用Python代码演示滑动窗口法的实际应用：

def find_longest_substring(string):
    """
    查找字符串中最长不重复子串

    参数：
    string：给定的字符串

    返回值：
    最长不重复子串
    """

    # 初始化滑动窗口
    start = 0
    end = 0
    max_length = 0
    char_set = set()

    # 滑动窗口遍历字符串
    while end < len(string):
        # 如果当前字符不在集合中，则扩展窗口
        if string[end] not in char_set:
            char_set.add(string[end])
            end += 1
            max_length = max(max_length, end - start)
        # 如果当前字符在集合中，则收缩窗口
        else:
            char_set.remove(string[start])
            start += 1

    # 返回最长不重复子串
    return string[start:end]


# 测试用例
test_string = "12311"
result = find_longest_substring(test_string)
print(f"字符串 {test_string} 中的最长不重复子串是：{result}")