Python如何解決無(wú)重復(fù)字符的最長(zhǎng)子串問題

這是一個(gè)關(guān)于字符串的經(jīng)典問題，給定一個(gè)字符串，求出其中最長(zhǎng)的不含有重復(fù)字符的子串。例如，給定字符串 abcabcbb，則其中最長(zhǎng)的不含重復(fù)字符的子串為 abc，長(zhǎng)度為 3。

一種解決這個(gè)問題的方法是使用滑動(dòng)窗口。我們可以從字符串的開頭開始，逐個(gè)添加字符，直到出現(xiàn)重復(fù)字符，然后從重復(fù)字符的位置開始繼續(xù)添加字符。每次添加字符時(shí)，我們可以使用一個(gè)哈希表來存儲(chǔ)字符的位置，如果當(dāng)前字符已經(jīng)出現(xiàn)過，則更新哈希表中字符的位置，并更新窗口的起始位置。

具體思路如下：

當(dāng)我們遍歷字符串時(shí)，可以用一個(gè)滑動(dòng)窗口來維護(hù)當(dāng)前不含重復(fù)字符的子串。每次添加字符時(shí)，如果該字符在窗口中已經(jīng)出現(xiàn)過，則更新窗口的起始位置，使窗口不包含重復(fù)字符。

算法的具體步驟如下：

1. 定義滑動(dòng)窗口的起始位置 start 和結(jié)束位置 end，初始時(shí) start=0 和 end=0。
2. 定義一個(gè)哈希表 char_index 來存儲(chǔ)字符在字符串中的位置。
3. 定義一個(gè)變量 max_len 表示最長(zhǎng)不含重復(fù)字符的子串的長(zhǎng)度，初始時(shí)設(shè)為 0。
4. 遍歷字符串中的每一個(gè)字符，記當(dāng)前字符為 char，當(dāng)前字符在字符串中的位置為 index。
5. 如果字符 char 已經(jīng)在窗口中出現(xiàn)過，即字符 char 在哈希表 char_index 中對(duì)應(yīng)的值不為 0，并且該值大于等于窗口的起始位置 start，則更新窗口的起始位置 start 為 char_index[char] + 1。
6. 更新窗口的結(jié)束位置 end 為 index，并更新哈希表 char_index 中字符 char 對(duì)應(yīng)的值為 index。
7. 更新最長(zhǎng)不含重復(fù)字符的子串的長(zhǎng)度 max_len，即 max_len = max(max_len, end - start + 1)。
8. 重復(fù)步驟 4-7，直到遍歷完整個(gè)字符串。
9. 返回最長(zhǎng)不含重復(fù)字符的子串的長(zhǎng)度 max_len。

以下是一個(gè)用 Python 實(shí)現(xiàn)的示例代碼：

def length_of_longest_substring(s: str) -> int:
    # 定義窗口的起始位置和結(jié)束位置
    start: int = 0
    end: int = 0

    # 定義一個(gè)哈希表存儲(chǔ)字符的位置
    char_index: dict = {}

    # 最長(zhǎng)不含重復(fù)字符的子串的長(zhǎng)度
    max_len: int = 0

    # 遍歷字符串
    for index, char in enumerate(s):
        # 如果字符 char 已經(jīng)在窗口中出現(xiàn)過，更新窗口的起始位置
        if char in char_index and char_index[char] >= start:
            start = char_index[char] + 1

        # 更新窗口的結(jié)束位置和窗口中字符 char 的位置
        end = index
        char_index[char] = index

        # 更新最長(zhǎng)不含重復(fù)字符的子串的長(zhǎng)度
        max_len = max(max_len, end - start + 1)

    return max_len

使用該算法，我們可以輸入字符串 abcabcbb，得到最長(zhǎng)不含重復(fù)字符的子串的長(zhǎng)度 3，即為題目中給出的示例的答案。