技術標籤：面試集錦-屢敗屢戰面試演算法基礎最長子字串

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1.最長子字串

題目原為：

【題目】
給定一個字串，給定一個數字k ( 0< k ≤ 字串長度)，輸出最長的包含k個不同字元子串的長度。
【Example】
“cbca”, k=2，輸出最長的包含2個不同字元子串的長度。
答案：3
題目來源：百度 SRE工程師實習生 一面，可點選https://www.nowcoder.com/discuss/585284檢視一面涼經/(ㄒoㄒ)/~~

最容易想到的是暴力解法，就是遍歷求出字串的所有子串，並找出不同字元為k的最長字元，Python程式碼如下：

def find_max_substring
 
(string, k):
    str_length = len(string)
    sub_string_list = (string[i:i + j + 1] for j in range(str_length) for i in range(str_length - j))
    length_list = []
    for sub_string in sub_string_list:
        if len(set(list(sub_string))) == k:
            length_list.append(len(sub_string))
    return
 
 max(length_list)
 
 
if __name__ == '__main__':
    string = input()
    k = int(input())
    max_length = find_max_substring(string, k)
    print(max_length)

顯然，這種實現方式效率是很低的，雖然使用了生成器，但是在效能方面還是有很大的問題，同時未考慮特殊情況。
後來查詢了一些資料，使用了同向雙指標和字典來對實現方式進行了優化：

def find_max_substring(string, k):
    str_length = len
 
(string)
    if str_length == 0 or k == 0:
        return 0
    count = 0
    left = 0
    right = 0
    res = 0
    count_dic = {}
    while right < str_length:
        if string[right] not in count_dic or count_dic[string[right]] == 0:
            count += 1
            count_dic[string[right]] = 1
        else:
            count_dic[string[right]] += 1
        right += 1
        while count > k:
            count_dic[string[left]] -= 1
            if count_dic[string[left]] == 0:
                count -= 1
            left += 1
        res = max(res, right - left)
    return res


if __name__ == '__main__':
    string = input()
    k = int(input())
    max_length = find_max_substring(string, k)
    print(max_length)

在字串長度為0或者k為0時直接返回0；
通過使用同向雙指標的方式，可以做到只遍歷一次字串就能得到答案，從而使時間複雜度為O(n)，在字串上移動滑動視窗的兩個指標，來保證視窗內的字元不超過k個，具體如下：

• 設定指標left、right初始位置均為0，初始化計數陣列；
• 當right小於字串長度時，每次判斷字元s[right]是否位於計數陣列中，不在則計數count加1，同時對字典進行更新，並使right指標向右移動；
  • 在字元數超過k時，需要移去視窗中最左側的字元string[left]，同時向右移動left指標使得滑動視窗只包含k個不同字元；
  • 更新最大長度res = max(res, right - left)。

此時執行結果如下：

可以看到，執行效率還是相對較快的。
可以在https://www.lintcode.com/problem/longest-substring-with-at-most-k-distinct-characters/description使用IDE進行執行測試和效能評估。