剑指 Offer 50. 第一个只出现一次的字符

方法一：使用哈希表存储频数

我们可以对字符串进行两次遍历。

在第一次遍历时，我们使用哈希映射统计出字符串中每个字符出现的次数。在第二次遍历时，我们只要遍历到了一个只出现一次的字符，那么就返回该字符，否则在遍历结束后返回空格。

class Solution {
public:
    char firstUniqChar(string s) {
        unordered_map<char, int> mp;
        for (char c : s)
            mp[c]++;
        
        char res = ' ';
        for (char c : s) {
            if (mp[c] == 1) {
                res = c;
                break;
            }
        }
        return res;
    }
};

方法二：使用哈希表存储索引

我们可以对方法一进行修改，使得第二次遍历的对象从字符串变为哈希映射。

具体地，对于哈希映射中的每一个键值对，键表示一个字符，值表示它的首次出现的索引（如果该字符只出现一次）或者 −1（如果该字符出现多次）。当我们第一次遍历字符串时，设当前遍历到的字符为 c，如果 c 不在哈希映射中，我们就将 c 与它的索引作为一个键值对加入哈希映射中，否则我们将 c 在哈希映射中对应的值修改为 −1。

在第一次遍历结束后，我们只需要再遍历一次哈希映射中的所有值，找出其中不为 −1 的最小值，即为第一个不重复字符的索引，然后返回该索引对应的字符。如果哈希映射中的所有值均为 −1，我们就返回空格。

class Solution {
public:
    char firstUniqChar(string s) {
        int n = s.size();
        unordered_map<char, int> mp;
        for (int i = 0; i < n; i++)
            if (mp.count(s[i]))
                mp[s[i]] = -1;
            else 
                mp[s[i]] = i;
        
        int minIndex = n;
        for (auto [c, index] : mp)
            if (index != -1 && index < minIndex)
                minIndex = index;
        
        return minIndex == n ? ' ' : s[minIndex];
    }
};

方法三：队列

我们也可以借助队列找到第一个不重复的字符。队列具有「先进先出」的性质，因此很适合用来找出第一个满足某个条件的元素。

具体地，我们使用与方法二相同的哈希映射，并且使用一个额外的队列，按照顺序存储每一个字符以及它们第一次出现的位置。当我们对字符串进行遍历时，设当前遍历到的字符为 c，如果 c 不在哈希映射中，我们就将 c 与它的索引作为一个二元组放入队尾，否则我们就需要检查队列中的元素是否都满足「只出现一次」的要求，即我们不断地根据哈希映射中存储的值（是否为 −1）选择弹出队首的元素，直到队首元素「真的」只出现了一次或者队列为空。

在遍历完成后，如果队列为空，说明没有不重复的字符，返回空格，否则队首的元素即为第一个不重复的字符以及其索引的二元组。

在维护队列时，我们使用了「延迟删除」这一技巧。也就是说，即使队列中有一些字符出现了超过一次，但它只要不位于队首，那么就不会对答案造成影响，我们也就可以不用去删除它。只有当它前面的所有字符被移出队列，它成为队首时，我们才需要将它移除。

class Solution {
public:
    char firstUniqChar(string s) {
        int n = s.size();
        unordered_map<char, int> mp;
        queue<char> q;
        
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if (mp.count(s[i])) {
                mp[s[i]] = -1;
                while (q.size() && mp[q.front()] == -1)
                    q.pop();
            } else {
                mp[s[i]] = i;
                q.push(s[i]);
            }
        }
        
        return q.size() ? q.front() : ' ';
    }
};

class Solution {
public:
    char firstUniqChar(string s) {
        int n = s.size();
        unordered_map<char, int> mp;
        queue<char> q;
        
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            mp[s[i]]++;
            if (mp[s[i]] > 1) {
                while (q.size() && mp[q.front()] > 1)
                    q.pop();
            } else {
                q.push(s[i]);
            }
        }
        
        return q.size() ? q.front() : ' ';
    }
};