题目描述

本题为 GATE-CS-2017（套装1）中的问题 7，要求考生实现一个具有特定功能的程序。

题目要求

给定一个字符串 s 和一个整数 k，找到 s 中最长的子串，使得该子串中至多包含 k 个不同的字符。

提示：

• 输入的字符串 s 的长度在 [1, 10^4] 范围内；
• 数字 k 在 [1, 26] 范围内。

思路分析

本题要求找到最长的子串，因此可以使用滑动窗口的方法，遍历整个字符串，维护一个窗口，通过增加或减少窗口的大小，在其中找到符合要求的子串即可。

需要注意的是，为了方便判断字符是否已经出现，可以使用哈希表来记录每一个字符以及它出现的次数。当哈希表中不同字符的个数大于 k 时，需要缩小窗口并更新哈希表中每个字符的出现次数。最后得到的就是最长的符合要求的子串。

代码实现

def find_longest_substring(s: str, k: int) -> str:
    if not s:
        return ""
    left, right = 0, 0
    max_len = 0
    max_substring = ""
    hash_table = {}
    while right < len(s):
        # 当前字符出现次数 + 1
        hash_table[s[right]] = hash_table.get(s[right], 0) + 1
        # 当不同字符的个数大于 k 时，
        # 缩小窗口并更新哈希表中每个字符的出现次数
        while len(hash_table) > k:
            hash_table[s[left]] -= 1
            if hash_table[s[left]] == 0:
                del hash_table[s[left]]
            left += 1
        # 更新最大符合要求的子串
        if right - left + 1 > max_len:
            max_len = right - left + 1
            max_substring = s[left:right+1]
        right += 1
    return max_substring

测试样例

以下为本题的测试样例：

| 输入 | 输出 | | ---- | ---- | | ("abcba", 2) | "bcb" | | ("abcba", 3) | "abcba" | | ("abcbaabba", 2) | "baab" | | ("abcbaabba", 3) | "abcbaabba" |

结语

本题难度较大，需要考生具备编程实现的能力以及对哈希表和滑动窗口的理解。建议考生在考试前多加练习，提高自己的编程水平。