举一反三：巧用字符串解析，轻松找出无重复字符最长子串长度

后端

2024-01-27 11:00:32

字符串操作是编程中不可或缺的一部分，而寻找字符串中最长无重复字符子串是其中一个常见的任务。它不仅在文本处理中有着广泛的应用，在密码学、数据压缩和生物信息学等领域也扮演着重要的角色。因此，掌握此类算法技巧对于提升编程能力至关重要。

这篇文章将带您深入了解如何获取最长无重复字符子串。我们将从示例出发，逐步解析字符串，揭示寻找最长子串背后的算法逻辑，并提供清晰的代码实现。通过跟随本指南，您将掌握关键的编程技能，为您的项目和解决方案带来更好的表现。

一、了解题目背景，明确问题

给定一个字符串，我们的目标是找到其中最长的连续子串，且该子串中不包含任何重复字符。例如，对于字符串 "abcabcbb"，最长无重复字符子串是 "abc"，长度为 3。

二、掌握算法技巧，剖析步骤

第一步：将字符串转换为数组

为了便于处理，我们将字符串转换为一个字符数组。这样，我们可以将字符串中的每一个字符视为数组中的一个元素。

String str = "abcabcbb";
char[] arr = str.toCharArray();

第二步：使用双指针标记滑动窗口

我们将使用两个指针来标记滑动窗口的起始和结束位置。初始时，这两个指针都指向数组的第一个元素。

int left = 0;
int right = 0;

第三步：遍历数组，更新窗口

我们通过一个循环来遍历数组。在每次循环中，我们将右指针向右移动，直到遇到一个与当前窗口中其他字符重复的字符。当遇到重复字符时，我们将左指针向右移动，直到窗口中不再包含重复字符。

while (right < arr.length) {
  if (!windowContains(arr, left, right, arr[right])) {
    right++;
  } else {
    left++;
  }
}

第四步：计算最长子串长度

在循环结束后，我们得到了最长无重复字符子串的起始和结束位置。我们可以通过这两个位置来计算出最长子串的长度。

int maxLength = right - left + 1;

三、代码实现，一览无遗

import java.util.HashSet;

public class Solution {

    public int lengthOfLongestSubstring(String str) {
        if (str == null || str.length() == 0) {
            return 0;
        }

        char[] arr = str.toCharArray();
        int left = 0;
        int right = 0;
        int maxLength = 0;

        HashSet<Character> window = new HashSet<>();

        while (right < arr.length) {
            if (!window.contains(arr[right])) {
                window.add(arr[right]);
                right++;
                maxLength = Math.max(maxLength, right - left);
            } else {
                window.remove(arr[left]);
                left++;
            }
        }

        return maxLength;
    }

    private boolean windowContains(char[] arr, int left, int right, char c) {
        for (int i = left; i <= right; i++) {
            if (arr[i] == c) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

}