剑指offer：最长不含重复字符的子字符串

Posted 2022-04-06

题目：最长不含重复字符的子字符串
请从字符串中找出一个最长的不包含重复字符的子字符串，计算该最长子字符串的长度。假设字符串中只包含从’a’到’z’的字符。例如，在字符串中”arabcacfr”，最长非重复子字符串为”acfr”，长度为4。

# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time         : 2019-07-11 10:57
# @Author       : Jayce Wong
# @ProjectName  : job
# @FileName     : longestSubstringWithoutDuplication.py
# @Blog         : https://blog.51cto.com/jayce1111
# @Github       : https://github.com/SysuJayce

class Solution:
    """
    解法1：
    接住ascii码来确定每一个字符最新出现的位置，从而确定新子串的起点。

    解法2：
    利用动态规划。
    当s[i]第一次出现: f(i) = f(i-1) + 1
    当s[i]再一次出现，如果出现在f(i-1)的子串中且与上一次出现的距离为d，那么f(i) = d
    当s[i]再一次出现，如果没有出现在f(i-1)的子串中，那么f(i) = f(i-1) + 1
    """
    def longestSubstringWithoutDuplication1(self, s):
        """
        遍历所有字符，通过更新每个字符出现的位置，并调整起点位置，计算得到当前子串的长度。
        """
        if not s:
            return ""
        # 这里我们只考虑ascii码表中的前256个字符，如果输入是超过这个范围的则需要扩大list长度
        # 或者使用字典
        pos = [-1] * 256
        # 将start标记为当前子串起点前1位。例如当前子串的下标是0-3，则start置为-1，这样在后面
        # 计算长度的时候就不用+1，因为start标记的是前一位
        start = -1
        lengths = [0] * len(s)
        for i, ch in enumerate(s):
            if pos[ord(ch)] > start:
                start = pos[ord(ch)]
            pos[ord(ch)] = i
            lengths[i] = i - start

        pos = 0
        length = lengths[0]
        # 对每一个字符来说，如果上一次出现的下标比当前子串的起点要大，也就是说这个字符上一次出现
        # 的地方是在start之后，而这一次又出现了，说明在[start+1, i]这一段出现了2个相同字符。
        # 那么我们需要将start移动到当前字符上一次出现的位置才能确保当前字符的这一次出现是新子串
        # 中的第一次出现。
        # 对于每一个出现的字符，记录最新出现的下标。
        for i in range(1, len(lengths)):
            if lengths[i] >= length:
                length = lengths[i]
                pos = i

        return s[pos + 1 - length: pos + 1]

    def longestSubstringWithoutDuplication2(self, s):
        lengths = [1] * len(s)  # 记录每个位置的最长子串的长度
        for i in range(1, len(s)):
            # 如果当前字符出现在了上一个字符的最长子串中，那么以当前字符为结尾的最长子串长度为
            # d，其中d为当前字符距离上一次出现时的距离
            if s[i] in s[i - lengths[i-1]: i]:
                d = 1
                while s[i-d] != s[i]:
                    d += 1
                if d > lengths[i - 1]:
                    lengths[i] = lengths[i - 1] + 1
                else:
                    lengths[i] = d
            # 如果当前字符第一次出现，或者没有出现在上一个字符的最长子串中，那么以这个字符为结尾
            # 的最长子串的长度为上一个字符最长子串长度+1
            else:
                lengths[i] = lengths[i - 1] + 1

        # 查找最长子串是以哪个位置为结尾的，然后切片找出最长子串是哪个
        pos = 0
        length = lengths[0]
        for i in range(1, len(lengths)):
            if lengths[i] >= length:
                length = lengths[i]
                pos = i

        return s[pos+1-length: pos+1]

def main():
    s = "arabcacfr"
    solution = Solution()
    print(solution.longestSubstringWithoutDuplication2(s))

if __name__ == ‘__main__‘:
    main()