如何在 LeetCode 3 中找出无重复字符最长子串

2023-12-31 08:55:15

引言
LeetCode 3：无重复字符的最长子串是 LeetCode 中一项颇受欢迎的问题，它要求我们找到给定字符串中不包含重复字符的最长子串的长度。本篇文章将详细剖析一种高效且易于理解的解决方案——滑动窗口算法。

算法概述
滑动窗口算法以一系列窗口或子串扫描整个字符串。对于每个窗口，我们都会检查其是否满足我们的条件，即没有重复的字符。然后，我们更新窗口以检查下一个子串，同时维护最长的有效子串长度。这种算法的优点在于其时间复杂度较低，并且适用于各种字符串处理问题。

算法步骤

初始化滑动窗口： 设置两个指针，起始指针 start 和结束指针 end，将它们都指向字符串的开头。同时，我们初始化最长子串的长度 max_length 为 0。
扩展窗口： 使用循环增加 end 指针，使窗口向右移动。在每次移动后，我们检查窗口中是否出现了重复的字符。如果出现重复的字符，我们继续增加 end 指针，直到窗口中不再有重复的字符。
更新最长子串长度： 当窗口中没有重复的字符时，我们更新最长子串长度 max_length 为窗口的长度。
收缩窗口： 如果窗口的长度大于最长子串长度，我们收缩窗口，使 start 指针向右移动，并重新开始扩展窗口的步骤。
循环： 重复步骤 2 到 4，直到 end 指针到达字符串的末尾。

示例
为了更好地理解滑动窗口算法的运作方式，我们以字符串 "abcabcbb" 为例。

def longest_substring_without_repeating_characters(string):
    start = 0
    end = 0
    max_length = 0
    char_set = set()

    while end < len(string):
        # 如果当前字符不在集合中，则将其添加到集合并扩展窗口
        if string[end] not in char_set:
            char_set.add(string[end])
            end += 1
            max_length = max(max_length, end - start)

        # 如果当前字符已经在集合中，则收缩窗口并移除重复的字符
        else:
            char_set.remove(string[start])
            start += 1

    return max_length


print(longest_substring_without_repeating_characters("abcabcbb"))  # 输出 3