【LeetCode】 387. 字符串中的第一个唯一字符

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文章目录

- - - 所有方法复杂度 ( $O (n)$ 、 $O(|\Sigma|)$ )
- Python3
- - 方法一：collections.Counter() 统计频次
  - 方法二：哈希映射 { key字符：value【首次出现的索引 or -1 出现多次】}
  - 方法三： collections.deque() 元素为 (字符，第一次出现的索引) 维护队首 + dict 记录是否重复
  - Python3 函数模块
  - - collections.Counter() {键：计数}
    - collections.deque() 双端队列
- C++
- - 方法一：哈希表存储频次 unordered_map
  - 方法二：哈希映射 { key字符：value【首次出现的索引 or -1 出现多次】}
  - - unordered_map 并非元素插入顺序
  - 方法三： queue 元素为 (字符，第一次出现的索引) 维护队首 + unordered_map记录是否重复
  - - queue
  - 方法四： find 函数和 rfind 函数
  - - unordered_map 遍历 2种方式

所有方法复杂度 ( $O (n)$ 、 $O(|\Sigma|)$ )

Python3

方法一：collections.Counter() 统计频次

针对 s ，进行两次遍历：
第一次遍历：使用哈希映射统计出字符串中每个字符出现的次数。
第二次遍历： 只要遍历到了一个只出现一次的字符，直接返回它的索引，否则在遍历结束后返回 −1。

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class Solution:
    def firstUniqChar(self, s: str) -> int:
        frequency = collections.Counter(s)  # 会 按照计数频次 排序，其次 出现位置前后
        for i, ch in enumerate(s):
            if frequency[ch] == 1:
                return i 
        return -1

补充：

import collections

print(collections.Counter("leetcode"))

Counter({‘e’: 3, ‘l’: 1, ‘t’: 1, ‘c’: 1, ‘o’: 1, ‘d’: 1})

方法二：哈希映射 { key字符：value【首次出现的索引 or -1 出现多次】}

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class Solution:
    def firstUniqChar(self, s: str) -> int:
        dic = {}
        for i in range(len(s)):  # 另一种遍历方式  for i, ch in enumerate(s):
            if s[i] not in dic:
                dic[s[i]] = i 
            else:
                dic[s[i]] = -1

        for v in dic.values():
            if v != -1:  ## 找到不是 -1 的，直接返回。照理说，dic 是无序的，这里会报错，但没有。看起来dict() 默认是 元素插入顺序。
                return v
        return -1

补充：这里与 C++ 不同，会按照元素插入顺序进行排列

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dic = {}
s = "loveleetcode"
for i in range(len(s)):  # 另一种遍历方式  for i, ch in enumerate(s):
    if s[i] not in dic:
        dic[s[i]] = i 
    else:
        dic[s[i]] = -1
print(dic)

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set 仍是无序的

方法三： collections.deque() 元素为 (字符，第一次出现的索引) 维护队首 + dict 记录是否重复

双端队列存储 二元组 (字符，第一次出现的索引)

队列维护技巧: 「延迟删除」
在维护队列时，即使队列中有一些字符出现了超过一次，但它只要不位于队首，那么就不会对答案造成影响，我们也就可以不用去删除它。只有当它前面的所有字符被移出队列，它成为队首时，我们才需要将它移除。

class Solution:
    def firstUniqChar(self, s: str) -> int:
        dic = {}
        q = collections.deque()  # 存储 (字符， 第一次出现索引)
        for i, ch in enumerate(s):
            if ch not in dic:
                dic[ch] = i
                q.append((ch, i))
            else: 
                dic[ch] = -1   ## 重复  维护 dict
                ## 重复了，核对队首的字符  【延迟删除】
                while q and dic[q[0][0]] == -1: ## 队首 重复了。 因为前面处理时，只针对队首。重复时只修改了 dic。这里 用while。直到找到后续 无重复的 第一个字符
                    q.popleft()   ## 当 队首 重复，才维护
        return -1 if not q else q[0][1]

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Python3 函数模块

collections.Counter() {键：计数}

官网链接https://docs.python.org/3.12/library/collections.html#collections.Counter

Counter是用于计数可哈希对象的字典子类。它是一个集合，其中元素被存储为字典键，它们的计数被存储为字典值。计数可以是任何整数值，包括0或负数计数。Counter类类似于其他语言中的bags或multiset。

元素从可迭代对象中计数或从另一个映射(或计数器)中初始化：

c = Counter()                           # a new, empty counter
c = Counter('gallahad')                 # a new counter from an iterable
c = Counter({'red': 4, 'blue': 2})      # a new counter from a mapping
c = Counter(cats=4, dogs=8)             # a new counter from keyword args

Counter('abracadabra').most_common(3)  # 返回 计数最多的前3组

[(‘a’, 5), (‘b’, 2), (‘r’, 2)]

c.total()                       # total of all counts
c.clear()                       # reset all counts
list(c)                         # list unique elements
set(c)                          # convert to a set
dict(c)                         # convert to a regular dictionary
c.items()                       # convert to a list of (elem, cnt) pairs
Counter(dict(list_of_pairs))    # convert from a list of (elem, cnt) pairs
########    
c.most_common()[:-n-1:-1]       # n least common elements
+c                              # remove zero and negative counts

c = Counter(a=2, b=-4)
+c   # Counter({'a': 2})
-c   #  Counter({'b': 4})

collections.deque() 双端队列

官方文档链接

Deques = stacks + queues

the name is pronounced “deck” and is short for “double-ended queue”
双端队列
append(x) # 默认右添加
appendleft(x)
clear()
copy()
count(x)
extend(iterable)
extendleft(iterable)
index(x[, start[, stop]])
insert(i, x)
pop() ## 会返回值
popleft()
remove(value)
reverse()
maxlen

rotate(n=1)

Rotate the deque n steps to the right. If n is negative, rotate to the left.

C++

方法一：哈希表存储频次 unordered_map

class Solution {
public:
    int firstUniqChar(string s) {
        unordered_map<int, int> frequency;  // 按照语法应该是 <char, int>, 但这里不会报错，会强制转换。这里不需要输出，影响不大。用整型快点？？？不理解
        for (char ch : s){
            ++frequency[ch];
        }
        for (int i = 0; i < s.size(); ++i){
            if (frequency[s[i]] == 1){
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }
};

方法二：哈希映射 { key字符：value【首次出现的索引 or -1 出现多次】}

unordered_map函数文档

官方解法的字典遍历方式在 IDE 里无法运行

class Solution {
public:
    int firstUniqChar(string s) {
        unordered_map<int, int> dic; // 这里 用 char 或 int 都可以？
        int n = s.size();
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            if (dic.count(s[i])) {
                dic[s[i]] = -1;
            }
            else {
                dic[s[i]] = i;
            }
        }
        int first = n; // 字典 中的元素 不是 按照 元素插入顺序 排列，要处理
        for (auto [_, pos]: dic) {
            if (pos != -1 && pos < first) {
                first = pos;
            }
        }
        if (first == n) {// 遍历完毕 ， 无 不重复的
            first = -1;
        }
        return first;
    }
};

遍历方式 2

class Solution {
public:
    int firstUniqChar(string s) {
        unordered_map<int, int> dic; // 这里 用 char 或 int 都可以？
        int n = s.size();
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            if (dic.count(s[i])) {// 重复了
                dic[s[i]] = -1;
            }
            else {
                dic[s[i]] = i;
            }
        }
        int first = n; // 字典 中的元素 不是 按照 元素插入顺序 排列，要处理
        for (const auto& c: dic) {  // 遍历方式 2
            if (c.second != -1 &&c.second < first) {
                first = c.second;
            }
        }
        if (first == n) {// 遍历完毕 ， 无 不重复的
            first = -1;
        }
        return first;
    }
};

遍历方式 3

class Solution {
public:
    int firstUniqChar(string s) {
        unordered_map<int, int> dic; // 这里 用 char 或 int 都可以？
        int n = s.size();
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            if (dic.count(s[i])) {// 重复了
                dic[s[i]] = -1;
            }
            else {
                dic[s[i]] = i;
            }
        }
        int first = n; // 字典 中的元素 不是 按照 元素插入顺序 排列，要处理
        for (unordered_map<int, int>::const_iterator it = dic.begin(); it != dic.end(); ++it) {  // 遍历方式 3
            if (it->second != -1 && it->second < first) {
                first = it->second ;
            }
        }
        if (first == n) {// 遍历完毕 ， 无 不重复的
            first = -1;
        }
        return first;
    }
};

unordered_map 并非元素插入顺序

#include <unordered_map>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    unordered_map<char, int> position;
    string s = "loveleetcode";
    int n = s.size();
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        if (position.count(s[i])) {
            position[s[i]] = -1;
        }
        else {
            position[s[i]] = i;
        }
    }

    for (unordered_map<char, int> ::const_iterator it = position.begin();
        it != position.end(); ++it)
        std::cout << " [" << it->first << ", " << it->second << "]";
    std::cout << std::endl;
  
}

并非元素插入的顺序
在这里插入图片描述
s = “leetcode”

方法三： queue 元素为 (字符，第一次出现的索引) 维护队首 + unordered_map记录是否重复

class Solution {
public:
    int firstUniqChar(string s) {
        unordered_map<char, int> dic;
        queue<pair<char, int>> q; // 队列 维护 字母 和 第一次出现的索引
        for (int i = 0; i < s.size(); ++i){
            if (!dic.count(s[i])){
                dic[s[i]] = i;
                q.emplace(s[i], i);  // 默认 右边 添加
            }
            else{
                dic[s[i]] = -1;
                while (!q.empty() && dic[q.front().first] == -1){
                    q.pop(); // 弹出 左端 元素
                }
            }
        }
        return q.empty() ? -1 : q.front().second;
    }
};

queue

queue 文档
在这里插入图片描述

方法四： find 函数和 rfind 函数

s.find(s[i]) : 返回字符串s中从左向右查找s[i]第一次出现的位置； s.rfind(s[i]) : 返回字符串s中从右向左查找s[i]第一次出现的位置；

class Solution {
public:
    int firstUniqChar(string s) {
        for (int i = 0; i < s.size(); ++i){
            if (s.find(s[i]) == s.rfind(s[i])) // 该字符第一次出现的位置和最后一次出现的位置一样，就证明不重复。
                return i;
        }

        return -1;
    }
};

unordered_map 遍历 2种方式

整理自 unordered_map函数文档

#include<unordered_map>
#include<iostream>
using namespace std;

int main(){
    unordered_map<int, char> c5({ { 5, 'g' }, { 6, 'h' }, { 7, 'i' }, { 8, 'j' } });
    for (const auto& c : c5) {
        cout << " [" << c.first << ", " << c.second << "]";
    }
    cout << endl;

	return 0;
}

在这里插入图片描述

#include <unordered_map>
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    unordered_map<int, char> dic({ { 5, 'g' }, { 6, 'h' }, { 7, 'i' }, { 8, 'j' } });

    for (unordered_map<int, char>::const_iterator it = dic.begin();  it != dic.end(); ++it)
        std::cout << " [" << it->first << ", " << it->second << "]";
    std::cout << std::endl; // 只能通过  ->  取值
    return 0;
}