在不使用其他数据结构的情况下有效地检查字符串是否具有所有唯一字符

在编写代码时，经常需要检查一个字符串是否具有所有唯一的字符。这个问题经常出现，例如在密码系统中，需要确保用户输入的密码不包含重复字符。

如果不使用其他数据结构，应该如何有效地检查字符串是否具有所有唯一字符呢？

解决方案

我们可以使用位运算来解决这个问题。具体来说，我们可以创建一个长度为 256 的布尔型数组。对于每个字符，我们可以将其对应的 ASCII 码作为数组的索引，并将该索引处的值设置为真。如果在设置值时发现该值已经为真，则说明字符串中包含重复字符。

下面是代码实现：

def is_unique_chars(string):
    """
    检查字符串是否具有所有唯一字符，不使用其他数据结构
    """
    if len(string) > 256:
        return False
    
    char_set = [False] * 256
    for char in string:
        if char_set[ord(char)]:
            return False
        char_set[ord(char)] = True
    
    return True

上述代码中，我们首先检查字符串是否超过 256 个字符（ASCII 码的范围），如果超过了则说明字符串中至少包含了一个重复字符，直接返回 False。

接着，我们创建一个长度为 256 的布尔型数组 char_set，用于存储字符是否出现过。遍历字符串，对于每个字符，我们通过将其对应的 ASCII 码作为数组的索引，找到该字符在 char_set 中的位置，并将其值设置为 True。如果在设置值时，发现该值已经为 True，说明该字符之前已经出现过，直接返回 False。

如果整个字符串都处理完并没有发现重复字符，则说明字符串中的所有字符都是唯一的，返回 True。

测试

我们来测试一下上述代码的正确性：

# 测试多个不同字符串，应该返回 True
assert is_unique_chars("abcdefg") == True
assert is_unique_chars("hijklmn") == True
assert is_unique_chars("opqrstu") == True

# 测试包含重复字符的字符串，应该返回 False
assert is_unique_chars("hello") == False
assert is_unique_chars("world") == False
assert is_unique_chars("foobar") == False

# 测试长度超过 256 的字符串，应该返回 False
assert is_unique_chars("123456789" * 29 + "z") == False

总结

在不使用任何其他数据结构的情况下，通过位运算可以有效地检查字符串是否具有所有唯一字符。该方法的时间复杂度为 O(n)，空间复杂度为 O(1)。