C++實現LeetCode(159.最多有兩個不同字符的最長子串)

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[LeetCode] 159. Longest Substring with At Most Two Distinct Characters 最多有兩個不同字符的最長子串

Given a string s , find the length of the longest substring t  that contains at most 2 distinct characters.

Example 1:

Input: “eceba”
Output: 3
Explanation: tis “ece” which its length is 3.

Example 2:

Input: “ccaabbb”
Output: 5
Explanation: tis “aabbb” which its length is 5.

這道題給我們一個字符串，讓求最多有兩個不同字符的最長子串。那麼首先想到的是用 HashMap 來做，HashMap 記錄每個字符的出現次數，然後如果 HashMap 中的映射數量超過兩個的時候，這裡需要刪掉一個映射，比如此時 HashMap 中e有2個，c有1個，此時把b也存入瞭 HashMap，那麼就有三對映射瞭，這時 left 是0，先從e開始，映射值減1，此時e還有1個，不刪除，left 自增1。這時 HashMap 裡還有三對映射，此時 left 是1，那麼到c瞭，映射值減1，此時e映射為0，將e從 HashMap 中刪除，left 自增1，然後更新結果為 i – left + 1，以此類推直至遍歷完整個字符串，參見代碼如下：

解法一：

class Solution {
public:
    int lengthOfLongestSubstringTwoDistinct(string s) {
        int res = 0, left = 0;
        unordered_map<char, int> m;
        for (int i = 0; i < s.size(); ++i) {
            ++m[s[i]];
            while (m.size() > 2) {
                if (--m[s[left]] == 0) m.erase(s[left]);
                ++left;
            }
            res = max(res, i - left + 1);
        }
        return res;
    }
};

我們除瞭用 HashMap 來映射字符出現的個數，還可以映射每個字符最新的坐標，比如題目中的例子 “eceba”，遇到第一個e，映射其坐標0，遇到c，映射其坐標1，遇到第二個e時，映射其坐標2，當遇到b時，映射其坐標3，每次都判斷當前 HashMap 中的映射數，如果大於2的時候，那麼需要刪掉一個映射，還是從 left=0 時開始向右找，看每個字符在 HashMap 中的映射值是否等於當前坐標 left，比如第一個e，HashMap 此時映射值為2，不等於 left 的0，那麼 left 自增1，遇到c的時候，HashMap 中c的映射值是1，和此時的 left 相同，那麼我們把c刪掉，left 自增1，再更新結果，以此類推直至遍歷完整個字符串，參見代碼如下：

解法二：

class Solution {
public:
    int lengthOfLongestSubstringTwoDistinct(string s) {
        int res = 0, left = 0;
        unordered_map<char, int> m;
        for (int i = 0; i < s.size(); ++i) {
            m[s[i]] = i;
            while (m.size() > 2) {
                if (m[s[left]] == left) m.erase(s[left]);
                ++left;
            }
            res = max(res, i - left + 1);
        }
        return res;
    }
};

後來又在網上看到瞭一種解法，這種解法是維護一個 sliding window，指針 left 指向起始位置，right 指向 window 的最後一個位置，用於定位 left 的下一個跳轉位置，思路如下：

1. 若當前字符和前一個字符相同，繼續循環。

2. 若不同，看當前字符和 right 指的字符是否相同

    (1) 若相同，left 不變，右邊跳到 i – 1

    (2) 若不同，更新結果，left 變為 right+1，right 變為 i – 1

最後需要註意在循環結束後，還要比較結果 res 和 s.size() – left 的大小，返回大的，這是由於如果字符串是 “ecebaaa”，那麼當 left=3 時，i=5,6 的時候，都是繼續循環，當i加到7時，跳出瞭循環，而此時正確答案應為 “baaa” 這4個字符，而我們的結果 res 隻更新到瞭 “ece” 這3個字符，所以最後要判斷 s.size() – left 和結果 res 的大小。

另外需要說明的是這種解法僅適用於於不同字符數為2個的情況，如果為k個的話，還是需要用上面兩種解法。

解法三：

class Solution {
public:
    int lengthOfLongestSubstringTwoDistinct(string s) {
        int left = 0, right = -1, res = 0;
        for (int i = 1; i < s.size(); ++i) {
            if (s[i] == s[i - 1]) continue;
            if (right >= 0 && s[right] != s[i]) {
                res = max(res, i - left);
                left = right + 1;
            }
            right = i - 1;
        }
        return max(s.size() - left, res);
    }
};

還有一種不使用 HashMap 的解法，是在做 Fruit Into Baskets 這道題的時候在論壇上看到的，其實這兩道題除瞭背景設定之外沒有任何的區別，代碼基本上都可以拷來直接用的。這裡使用若幹的變量，其中 cur 為當前最長子串的長度，first 和 second 為當前候選子串中的兩個不同的字符，cntLast 為 second 字符的連續長度。遍歷所有字符，假如遇到的字符是 first 和 second 中的任意一個，那麼 cur 可以自增1，否則 cntLast 自增1，因為若是新字符的話，默認已經將 first 字符淘汰瞭，此時候選字符串由 second 字符和這個新字符構成，所以當前長度是 cntLast+1。然後再來更新 cntLast，假如當前字符等於 second 的話，cntLast 自增1，否則均重置為1，因為 cntLast 統計的就是 second 字符的連續長度。然後再來判斷若當前字符不等於 second，則此時 first 賦值為 second， second 賦值為新字符。最後不要忘瞭用 cur 來更新結果 res，參見代碼如下：

解法四：

class Solution {
public:
    int lengthOfLongestSubstringTwoDistinct(string s) {
        int res = 0, cur = 0, cntLast = 0;
        char first, second;
        for (char c : s) {
            cur = (c == first || c == second) ? cur + 1 : cntLast + 1;
            cntLast = (c == second) ? cntLast + 1 : 1;
            if (c != second) {
                first = second; second = c;
            }
            res = max(res, cur);
        }
        return res;
    }
};

Github 同步地址：

https://github.com/grandyang/leetcode/issues/159

類似題目：

Fruit Into Baskets

Longest Substring Without Repeating Characters

Sliding Window Maximum

Longest Substring with At Most K Distinct Characters

Subarrays with K Different Integers

參考資料：

https://leetcode.com/problems/longest-substring-with-at-most-two-distinct-characters/

https://leetcode.com/problems/longest-substring-with-at-most-two-distinct-characters/discuss/49759/Share-my-c%2B%2B-solution

https://leetcode.com/problems/longest-substring-with-at-most-two-distinct-characters/discuss/49687/Clean-11-lines-AC-answer-O(1)-space-O(n)-time.

https://leetcode.com/problems/longest-substring-with-at-most-two-distinct-characters/discuss/49682/Simple-O(n)-java-solution-easily-extend-to-k-characters

https://leetcode.com/problems/longest-substring-with-at-most-two-distinct-characters/discuss/49708/Sliding-Window-algorithm-template-to-solve-all-the-Leetcode-substring-search-problem.

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