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【算法剖析】求字符串中无重复字符的最长字串

【算法剖析】求字符串中无重复字符的最长字串

1、问题描述

  这个问题来自leetcode中的Longest Substring Without Repeating Characters,诚如标题所述,我们需要寻找的是在一个字符串中,没有重复字符的最长字串。我们假定字符串中的字符只由a~z这26个字符构成。例如,对于字符串"abcabcbb",它的无重复字符最长字串是"abc",长度为3;对于字符串"bbbb",它的无重复最长字串是b,长度为1。

2、算法一

  我们能够立即想到的,最原始的算法就是,从字符串的每一个位置开始构造字串,并逐渐增大字串长度,直到碰到一个已经出现在这个字串中的字符为止,这样对于长度为n的字符串而言,经过n次遍历即可求得最长的无重复字符字串。实际上,考虑到构成字符串的字母表大小只有26,每次遍历最多也只需进行26次增长子串的操作,这个算法的整个时间复杂度为O(26n)。这个算法很简单也很好理解,不再给出详细代码。

3、算法二

  算法二能够将时间复杂度缩小到O(n),即只遍历一遍字符串即可。它主要基于一个思想:当我们在构建子串的时候,如果遇到了一个重复字符,那么我们可以使遍历跳跃一定“距离”,直接忽略掉不必要的搜索。对于一个字符串A=a0a1a2a3...an1,我们正在构造的字串是B=ajaj+1...ak,接下来一个字符是ak+1,但是它与当前B中的某一字符ak相同。那么对于那些所有以ai,(j+1i<k)开头的无重复字符最长字串的长度一定小于B的长度。例如,对于字符串A="abcdcef",B="abcd",当前长度为4,下一个字符是c,而它与b3相同,那么在A中,以a1,a2,a3开头的无重复字符最长字串,相对于B,“更早地”遇到了重复字符c,它们的长度都要小于B的长度。

  为了实现算法二,我们需要额外使用一个大小为26的数组pos以及一个变量basePospos用来记录当前情况下,每个字符最近出现的那个位置,而basePos用来记录所增长的子串的开始位置。初始情况下,basePos=0,表示第一个所增长的那个子串开始于位置0,pos中的每个元素都初始为-1。对于当前的字串,我们如何判断下一个字符是否已经出现在了当前字串中呢?例如,对于字符a,我们检查pos[0]basePos是否成立,成立的话,则说明a已经出现在当前字串中,弄明白需要搞清楚posbasePos的含义。

  我们使用一个例子来说明这个过程。


 

初始情况

Step:1

Step:2

Step:3

Step:4

Step:5

注意,这里是由于pos['c'-'a']=2>basePos,也就是第二个c与前面的c重复了。

Step:6

Step:7


 

下面我们给出代码,我们需要处理某些特殊情况,例如输入字符串为空串等等。

 算法二
 int lengthOfLongestSubstring(string s) {
        int pos[26];
        int i;
        
        for(i=0;i<26;i++)
        {
            pos[i]=-1;
        }
        int basePos=0;
        int maxLength=-1;
        for(i=0;i<s.length();i++)
        {
            if(pos[s[i]-'a']<basePos)
            {
                pos[s[i]-'a']=i;
            }
            else 
            {
                if(maxLength==-1||i-basePos>maxLength)
                    maxLength=i-basePos;
                basePos=pos[s[i]-'a']+1;
                pos[s[i]-'a']=i;
            }
        }
        if(s.length()-basePos>maxLength||maxLength==-1) maxLength=s.length()-basePos;
        return maxLength;
    }

 


作者:Chenny Chen 
出处:http://www.cnblogs.com/XjChenny/ 
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posted on 2013-06-30 23:06  HackerVirus  阅读(302)  评论(0编辑  收藏  举报