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LeetCode 395 - 至少有 K 个重复字符的最长子串

news 2025/10/12 8:11:49

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文章目录

- 摘要
- 描述
- - 示例 1：
  - 示例 2：
- 题解答案
- 题解代码分析
- - 代码解析
  - - **1. 统计字符出现次数**
    - 2. 找出不合格的字符
    - 3. 分治拆分 + 递归求解
    - 4. 所有字符都合格
- 示例测试及结果
- - 输出结果：
- 时间复杂度
- 空间复杂度
- 总结

摘要

在日常开发中，我们经常需要分析字符串，比如日志过滤、关键字提取、或者做文本分析。这类问题的核心都是“在一个字符串中找出满足某种约束的最长片段”。

LeetCode 第 395 题 “至少有 K 个重复字符的最长子串” 就是这种典型问题之一。它考察了我们对分治思想的理解，以及如何结合递归与频次统计快速定位符合条件的子串。

虽然看起来像是一个“滑动窗口”问题，但其实这题最优解并不是窗口遍历，而是一个非常有意思的 “分而治之” 过程。

描述

题目要求：
给定一个字符串 s 和一个整数 k，我们需要找到 s 中的最长子串，这个子串的每一个字符都至少重复了 k 次。

简单来说，就是：

所有字符的出现次数都要 ≥ k。

如果找不到符合要求的子串，返回 0。

示例 1：

输入：s = "aaabb", k = 3
输出：3
解释：最长子串为 "aaa"

示例 2：

输入：s = "ababbc", k = 2
输出：5
解释：最长子串为 "ababb"

题解答案

这个问题的关键在于：

哪些字符“不够格”（出现次数 < k），它们就不能出现在最终的结果中。

因为任何包含这些字符的子串都不可能满足条件。
所以可以把这些“不合格的字符”作为分割点，把原字符串拆成若干子串，然后递归地在每个子串中寻找最长合法部分。

这其实是一种 “分治法（Divide and Conquer）” 的思路。

题解代码分析

下面是完整的 Swift 实现，逻辑清晰，可直接运行

import Foundationclass Solution {func longestSubstring(_ s: String, _ k: Int) -> Int {// 基础情况：如果字符串长度小于 k，肯定不可能有合法子串if s.count < k { return 0 }// 统计字符出现次数var freq: [Character: Int] = [:]for ch in s {freq[ch, default: 0] += 1}// 找出第一个不满足条件的字符for (ch, count) in freq {if count < k {// 用这个字符作为“分割点”let parts = s.split(separator: ch)// 对每个部分递归求解var maxLen = 0for part in parts {maxLen = max(maxLen, longestSubstring(String(part), k))}return maxLen}}// 如果所有字符都满足条件，那整个字符串就是结果return s.count}
}

代码解析

整个算法的思想可以分为三个阶段来看：

1. 统计字符出现次数

我们先遍历字符串，用字典（freq）记录每个字符出现的次数。

var freq: [Character: Int] = [:]
for ch in s {freq[ch, default: 0] += 1
}

如果字符串长度小于 k，那肯定直接返回 0，不用多想。

2. 找出不合格的字符

如果某个字符出现次数小于 k，它就是整个问题的“拦路虎”。
因为任何包含它的子串都不可能满足要求。

for (ch, count) in freq {if count < k {// 找到第一个不合格字符...}
}

3. 分治拆分 + 递归求解

一旦发现“不合格的字符”，就以它为分界线把字符串切开。

举个例子：

s = "aaabbcc", k = 3

这里 'b' 只出现了 2 次，不达标。
那么就以 'b' 为分割点，把字符串分成两部分：

"aaa"
"cc"

然后递归在每一部分中分别求解。
最后取这两部分结果的最大值。

这一段的核心逻辑是：

let parts = s.split(separator: ch)
var maxLen = 0
for part in parts {maxLen = max(maxLen, longestSubstring(String(part), k))
}
return maxLen

4. 所有字符都合格

如果遍历完所有字符后都没有发现“不合格的字符”，那说明整个字符串本身就是合法的，直接返回 s.count。

return s.count

示例测试及结果

我们来测试几个案例

let solution = Solution()print(solution.longestSubstring("aaabb", 3))      // 输出：3
print(solution.longestSubstring("ababbc", 2))     // 输出：5
print(solution.longestSubstring("aabcabb", 2))    // 输出：4
print(solution.longestSubstring("abcd", 2))       // 输出：0