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015-无重复字符的最长子串 (Longest Substring Without Repeating Characters)

LeetCode 第3题 - 无重复字符的最长子串的详细题解

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

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。

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。

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。
请注意,你的答案必须是 子串 的长度,"pwke" 是一个子序列,不是子串。

解题思路

使用滑动窗口法,维护一个不包含重复字符的窗口。使用哈希表记录字符最后出现的位置,当遇到重复字符时,将窗口左边界移动到重复字符上次出现位置的下一个位置。

JavaScript 解决方案

/**
 * @param {string} s
 * @return {number}
 */
const lengthOfLongestSubstring = (s) => {
    const charMap = new Map();
    let maxLength = 0;
    let left = 0;
    
    for (let right = 0; right < s.length; right++) {
        const currentChar = s[right];
        
        // 如果字符已经在窗口中,更新左边界
        if (charMap.has(currentChar) && charMap.get(currentChar) >= left) {
            left = charMap.get(currentChar) + 1;
        }
        
        // 更新字符的最后出现位置
        charMap.set(currentChar, right);
        
        // 更新最大长度
        maxLength = Math.max(maxLength, right - left + 1);
    }
    
    return maxLength;
};

复杂度分析

  • 时间复杂度:O(n),其中 n 是字符串长度
  • 空间复杂度:O(min(m, n)),其中 m 是字符集大小

测试用例

// 测试函数
const testLengthOfLongestSubstring = () => {
    const testCases = [
        {
            s: "abcabcbb",
            expected: 3
        },
        {
            s: "bbbbb",
            expected: 1
        },
        {
            s: "pwwkew",
            expected: 3
        },
        {
            s: "",
            expected: 0
        },
        {
            s: "a",
            expected: 1
        },
        {
            s: "ab",
            expected: 2
        },
        {
            s: "dvdf",
            expected: 3
        },
        {
            s: "anviaj",
            expected: 5
        },
        {
            s: "abcabcbb",
            expected: 3
        },
        {
            s: "tmmzuxt",
            expected: 5
        }
    ];

    testCases.forEach((testCase, index) => {
        const result = lengthOfLongestSubstring(testCase.s);
        const passed = result === testCase.expected;
        console.log(`测试用例 ${index + 1}: ${passed ? '通过' : '失败'}`);
        console.log(`输入: s = "${testCase.s}"`);
        console.log(`期望: ${testCase.expected}, 实际: ${result}\n`);
    });
};

// 运行测试
testLengthOfLongestSubstring();

关键点总结

  1. 滑动窗口:维护一个不包含重复字符的窗口
  2. 哈希表:记录字符最后出现的位置
  3. 边界更新:遇到重复字符时更新窗口左边界
  4. 长度计算:实时计算当前窗口长度
  5. 最大长度:持续更新最大长度

总结

这道题考察了以下重点:

  • 滑动窗口技巧:理解滑动窗口在字符串问题中的应用
  • 哈希表使用:如何高效地记录和查找字符位置
  • 边界处理:对空字符串和单个字符的处理
  • 算法优化:如何避免重复计算

滑动窗口+哈希表法是最优解,时间复杂度为 O(n),空间复杂度为 O(min(m, n))。在实际面试中,建议先提出暴力解法,然后优化到滑动窗口解法。