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+ 概要
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+ + 問題 +
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+ 文字列
+ s
+ が与えられたとき、重複文字を含まない最長の連続部分文字列の長さを求めます。
+
+ 例 +
+-
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-
+
s = "abcabcbb"→ 出力:3（"abc"） +
+ s = "bbbbb"→ 出力:1（"b"）
+ s = "pwwkew"→ 出力:3（"wke"）
+
+ 制約 +
+-
+
- 入力長:
0 ≤ n ≤ 5×10⁴
+ - 文字種: 英字・数字・記号・空白（ASCII + 非ASCII混在可能） +
- + 部分文字列（substring）であり、部分列（subsequence）ではない + +
+ アルゴリズム要点 +
+-
+
- + スライディングウィンドウ: + 右端を進めつつ、左端を必要に応じて前進 + +
-
+ ASCII高速化:
+
array('I', 128)で固定・高速アクセス +
+ -
+ 非ASCII対応:
+
dictでメモリ削減（BMP 65536配列を回避） +
+ - Time: O(n) — 各文字を高々1回走査 +
- + Space: O(1) + 相当（ASCII固定128、非ASCIIは出現数に比例） + +
+
+ ステップバイステップ解説
+ +
+
+ Python実装（LeetCode形式）
+
+
+ + 以下は、メモリ削減版の実装です。ASCIIは固定配列、非ASCIIは辞書で管理します。 +
+from __future__ import annotations
+
+from array import array
+from typing import Dict, Final
+
+
+class Solution:
+ """
+ Longest Substring Without Repeating Characters
+
+ メモリ削減版：
+ - ASCII (0..127) は array('I', 128) の軽量表（未出現=0, 出現は index+1）
+ - 非ASCII (>=128) は dict に格納（BMP 65536表は使わない）
+ → 65536 要素配列(約256KB) の確保を完全に回避してピークメモリを下げる
+ """
+
+ _MAX_LEN: Final[int] = 5 * 10**4
+
+ def lengthOfLongestSubstring(self, s: str) -> int:
+ """
+ Args:
+ s: 入力文字列
+
+ Returns:
+ 重複のない最長連続部分文字列の長さ
+
+ Raises:
+ TypeError: s が str でない場合
+ ValueError: 入力長が仕様上限を超える場合
+
+ Complexity:
+ Time: O(n)
+ Space: O(1) 相当（ASCIIは固定128、非ASCIIは出現数に比例）
+ """
+ # 入力検証
+ if not isinstance(s, str):
+ raise TypeError("Input must be a string")
+ n: int = len(s)
+ if n > self._MAX_LEN:
+ raise ValueError("Input length exceeds allowed maximum")
+
+ # 基底条件: 空文字列
+ if n == 0:
+ return 0
+
+ # ASCII 用（0..127）だけ固定確保：極小＆高速
+ last_ascii: array = array("I", [0]) * 128
+ # 非ASCII は dict にのみ格納（BMP 65536表は作らない）
+ last_other: Dict[int, int] = {}
+
+ left: int = 0 # ウィンドウ左端
+ best: int = 0 # 最大長
+
+ for i, ch in enumerate(s):
+ code: int = ord(ch)
+
+ # 分岐: ASCIIか非ASCIIか
+ if code < 128:
+ prev: int = last_ascii[code]
+ # 重複検出: 前回出現がウィンドウ内なら左端を前進
+ if prev > left:
+ left = prev
+ # 現在位置を記録（1-indexed: 0 は未出現）
+ last_ascii[code] = i + 1
+ else:
+ prev = last_other.get(code, 0)
+ if prev > left:
+ left = prev
+ last_other[code] = i + 1
+
+ # 現在ウィンドウの長さを計算
+ curr_len: int = i - left + 1
+ if curr_len > best:
+ best = curr_len
+
+ return best
+
+ 視覚的図解
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+
+ + アルゴリズムフローチャート +
+ + +
+ フローの説明：
+ 1. 入力検証（型チェック・長さチェック）→ エラーなら例外を発生
+ 2. 空文字列なら0を返して終了
+ 3. 初期化：left=0（ウィンドウ左端）、best=0（最大長）
+ 4. 各文字について：
+ ・ASCII（code<128）なら配列から、非ASCIIなら辞書から前回出現位置を取得
+ ・前回位置がウィンドウ内（prev>left）なら、leftを前進して重複を排除
+ ・現在位置を記録し、ウィンドウ長を計算してbestを更新
+ 5. 全文字を処理したら、bestを返して終了
+
+
+ 計算量
+
+
+
+
+
+ + 時間計算量: O(n) +
+-
+
- 各文字を高々1回走査 +
- ASCIIは配列で O(1) アクセス、非ASCIIは辞書で平均 O(1) +
- 左端
leftは単調増加（最大 n まで）
+
+ 空間計算量: O(1) 相当 +
+-
+
- ASCII部分:
array('I', 128)→ 512バイト固定
+ -
+ 非ASCII部分:
+
dictは出現種類数に比例（実際は小規模） +
+
+ 実装比較 +
+| 実装 | +Time | +Space (ASCII) | +Space (非ASCII) | +メモリ順位 | +
|---|---|---|---|---|
| 修正前（BMP 65536配列） | +O(n) | +512B | +約256KB（BMP表） | +中程度 | +
| 修正後（dict） | +O(n) | +512B | +出現種類数に比例 | +改善 | +