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一、问题描述

给定一个字符串 s，请你找出其中不含有重复字符的最长子串的长度。

示例

1. 输入：s = "abcabcbb"

   • 输出：3
   • 解释：无重复字符的最长子串是 "abc"，长度为 3。

2. 输入：s = "bbbbb"

   • 输出：1
   • 解释：无重复字符的最长子串是 "b"，长度为 1。

3. 输入：s = "pwwkew"

   • 输出：3
   • 解释：无重复字符的最长子串是 "wke"，长度为 3。注意，"pwke" 是一个子序列，不是子串。

提示

• 0 <= s.length <= 5 * 10^4
• s 由英文字母、数字、符号和空格组成。

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二、问题分析

1. 问题难点

• 如何高效地判断一个子串中是否存在重复字符？
• 如何在发现重复字符时，快速更新子串的边界？

2. 解决方案

• 使用滑动窗口技术，通过两个指针 l 和 r 表示子串的左右边界。
• 使用一个辅助数据结构（如哈希表或数组）记录字符的出现情况，以便快速判断字符是否重复。

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三、C语言实现

1. 使用 uthash 的实现

代码实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <uthash.h>typedef struct {char key; // 哈希集合保存的元素UT_hash_handle hh; // uthash 需要
} hashTable;int lengthOfLongestSubstring(char* s) {int result = 0;int l = 0, r = 0;int n = strlen(s); // 获取字符串的实际长度hashTable* hashMap = NULL; // 创建一个空哈希集合hashTable* hashNode;for (r = 0; r < n; r++) {char key = s[r];HASH_FIND_INT(hashMap, &key, hashNode);if (hashNode == NULL) { // 如果 s[r] 不在集合中，则插入hashNode = (hashTable*)malloc(sizeof(hashTable));hashNode->key = key;HASH_ADD_INT(hashMap, key, hashNode);} else { // 如果找到重复字符// 更新最长子串长度result = (r - l > result) ? r - l : result;// 从左边界开始逐个删除字符，直到删除重复字符为止while (s[l] != s[r]) {HASH_DEL(hashMap, hashNode);free(hashNode);l++;HASH_FIND_INT(hashMap, &s[l], hashNode);}l++; // 移动左边界到重复字符的下一个位置}}// 最后一次更新最长子串长度result = (r - l > result) ? r - l : result;// 清空哈希表并释放内存HASH_CLEAR(hh, hashMap);return result; // 返回最长无重复子串的长度
}int main() {char s[100];printf("请输入字符串: ");scanf("%99s", s); // 防止输入溢出int result = lengthOfLongestSubstring(s);printf("无重复字符的最长子串长度为: %d\n", result);return 0;
}

代码说明

1. 滑动窗口：

   • 使用两个指针 l 和 r 表示子串的左右边界。
   • r 指针用于扩展窗口，l 指针用于收缩窗口。

2. 哈希表：

   • 使用 uthash 库实现哈希表，记录字符的出现情况。
   • 当遇到重复字符时，通过 HASH_DEL 删除左边界字符，直到移除重复字符。

3. 字符串长度：

   • 使用 strlen(s) 获取字符串的实际长度，而不是 sizeof(s)。

4. 内存管理：

   • 在删除哈希表节点时，使用 free 释放动态分配的内存。

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2. 不使用 uthash 的实现

代码实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int lengthOfLongestSubstring(char* s) {int result = 0;int l = 0, r = 0;int cnt[128] = {0}; // ASCII 字符集大小为 128int n = strlen(s); // 获取字符串的实际长度for (r = 0; r < n; r++) {char c = s[r];cnt[c]++; // 增加当前字符的计数if (cnt[c] > 1) { // 如果当前字符重复// 更新最长子串长度result = (r - l > result) ? r - l : result;// 从左边界开始逐个删除字符，直到移除重复字符为止while (cnt[c] > 1) {cnt[s[l]]--; // 减少左端点字符的计数l++; // 缩小窗口}}}// 最后一次更新最长子串长度result = (r - l > result) ? r - l : result;return result; // 返回最长无重复子串的长度
}int main() {char s[100];printf("请输入字符串: ");scanf("%99s", s); // 防止输入溢出int result = lengthOfLongestSubstring(s);printf("无重复字符的最长子串长度为: %d\n", result);return 0;
}

代码说明

1. 滑动窗口：

   • 使用两个指针 l 和 r 表示子串的左右边界。
   • r 指针用于扩展窗口，l 指针用于收缩窗口。

2. 字符计数数组：

   • 使用一个大小为 128 的数组 cnt 记录每个字符的出现次数。
   • 当遇到重复字符时，通过 cnt[s[l]]-- 减少左边界字符的计数，直到移除重复字符。

3. 字符串长度：

   • 使用 strlen(s) 获取字符串的实际长度，而不是 sizeof(s)。

4. 逻辑优化：

   • 在每次移动 r 指针时，更新 result。
   • 在循环结束后，再次更新 result，以确保覆盖所有情况。

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四、sizeof(s) 的错误问题分析：

• sizeof(s) 返回的是指针的大小（通常是 4 或 8 字节），而不是字符串的实际长度。
• 应该使用 strlen(s) 获取字符串的实际长度。

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五、测试用例

1. 测试用例 1

• 输入："abcabcbb"
• 输出：3
• 解释：无重复字符的最长子串是 "abc"，长度为 3。

2. 测试用例 2

• 输入："bbbbb"
• 输出：1
• 解释：无重复字符的最长子串是 "b"，长度为 1。

3. 测试用例 3

• 输入："pwwkew"
• 输出：3
• 解释：无重复字符的最长子串是 "wke"，长度为 3。

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六、总结

通过滑动窗口技术和字符计数数组，我们可以高效地解决“无重复字符的最长子串”问题。以下是关键点总结：

1. 滑动窗口：

   • 使用两个指针 l 和 r 表示子串的左右边界。
   • r 指针用于扩展窗口，l 指针用于收缩窗口。

2. 字符计数数组：

   • 使用一个大小为 128 的数组记录字符的出现次数。
   • 当遇到重复字符时，通过减少左边界字符的计数，直到移除重复字符。

3. 字符串长度：

   • 使用 strlen(s) 获取字符串的实际长度，而不是 sizeof(s)。

4. 逻辑优化：

   • 在每次移动 r 指针时，更新最长子串长度。
   • 在循环结束后，再次更新最长子串长度，以确保覆盖所有情况。

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七、参考文献

1. LeetCode：无重复字符的最长子串
2. C语言标准库：<string.h> 和 <stdlib.h>