一、題目：第一個只出現一次的字元

題目：在字串中找出第一個只出現一次的字元。如輸入"abaccdeff"，則輸出'b'。要求時間複雜度為O(n)。

　　最直觀的想法是從頭開始掃描這個字串中的每個字元。當訪問到某字元時拿這個字元和後面的每個字元相比較，如果在後面沒有發現重複的字元，則該字元就是隻出現一次的字元。如果字串有n個字元，每個字元可能與後面的O(n)個字元相比較，因此這種思路的時間複雜度是O(n²)，但是不滿足要求。

二、解題思路：以空間換時間

 　　為了解決這個問題，我們可以定義一個雜湊表（外部空間），其鍵值（Key）是字元，而值（Value）是該字元出現的次數。

　　同時我們還需要從頭開始掃描字串兩次：

　　（1）第一次掃描字串時，每掃描到一個字元就在雜湊表的對應項中把次數加1。（時間效率O(n)）

　　（2）第二次掃描時，每掃描到一個字元就能從雜湊表中得到該字元出現的次數。這樣第一個只出現一次的字元就是符合要求的輸出。（時間效率O(n)）

　　這樣算起來，總的時間複雜度仍然是O(n)，滿足了題目要求，擦一擦汗，感嘆：這*裝得真有點技術！

　　裝完了B，開始將這個想法實現為程式碼：

    public static char FirstNotRepeatingChar(string str)
    {
        if(string.IsNullOrEmpty(str))
        {
            
 
return '\0';
        }

        char[] array = str.ToCharArray();
        const int size = 256;
        // 藉助陣列來模擬雜湊表，只用1K的空間消耗
        uint[] hastTable = new uint[size];
        // 初始化陣列
        for (int i = 0; i < size; i++)
        {
            hastTable[i] = 0;
        }

        for (int
 
 i = 0; i < array.Length; i++)
        {
            hastTable[array[i]]++;
        }

        for (int i = 0; i < array.Length; i++)
        {
            if (hastTable[array[i]] == 1)
            {
                return array[i];
            }
        }

        return '\0';
    }

PS：字元（char）是一個長度為8的資料型別，因此總共有256種可能。（在C#中char則是長度為16位也就是2個位元組）這裡我們只列舉char是1個位元組的情況，我們建立一個長度為256的陣列來模擬雜湊表，每個字母根據其ASCII碼值作為陣列的下標對應陣列的一個數字，而陣列中儲存的是每個字元出現的次數。計算下來，它的大小是256*4位元組（1個int型別在Windows下佔4個位元組）=1K。由於這個陣列的大小是個常數，因此可以認為這種演算法的空間複雜度是O(1)。　

三、單元測試

3.1 測試用例

    // 常規輸入測試，存在只出現一次的字元
    [TestMethod]
    public void FirstCharTest1()
    {
        char actual = CharHelper.FirstNotRepeatingChar("google");
        Assert.AreEqual(actual, 'l');
    }

    // 常規輸入測試，不存在只出現一次的字元
    [TestMethod]
    public void FirstCharTest2()
    {
        char actual = CharHelper.FirstNotRepeatingChar("aabccdbd");
        Assert.AreEqual(actual, '\0');
    }

    // 常規輸入測試，所有字元都只出現一次
    [TestMethod]
    public void FirstCharTest3()
    {
        char actual = CharHelper.FirstNotRepeatingChar("abcdefg");
        Assert.AreEqual(actual, 'a');
    }

    // 魯棒性測試，輸入NULL
    [TestMethod]
    public void FirstCharTest4()
    {
        char actual = CharHelper.FirstNotRepeatingChar(null);
        Assert.AreEqual(actual, '\0');
    }

3.2 測試結果

　　（1）測試通過情況

　　（2）程式碼覆蓋率

四、總結擴充套件

　　如果需要判斷多個字元是不是在某個字串裡出現過或者統計多個字元在某個字串中出現的次數，我們都可以考慮基於陣列建立一個簡單的雜湊表（或者使用基類庫中提供的現成的雜湊表結構型別）。這樣可以用很小的空間消耗換來換取時間效率的提升。

作者：周旭龍

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