关于java:每日算法刷穿-LeetCode5-最长回文子串中等

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题目形容

给你一个字符串 s,找到 s 中最长的回文子串。

示例 1:

输出:s = “babad” 输入:”bab”

解释:”aba” 同样是合乎题意的答案。

示例 2:

输出:s = “cbbd” 输入:”bb”

示例 3:

输出:s = “a” 输入:”a”

示例 4:

输出:s = “ac” 输入:”a”

提醒:

  • 1 <= s.length <= 1000
  • s 仅由数字和英文字母(大写和 / 或小写)组成

奢侈解法

这道题有一个很容易就能想到的简略做法:枚举字符串 s 中的每一位,作为回文串的中心点,左右进行扩大,直到达到边界或者不满足回文串定义为止。

这样做的思路必然是正确的。

但很显然这是一个奢侈(暴力)做法,那么咱们如何确定这一做法是否可行呢?

还记得咱们上一节的剖析思路吗?在【刷穿 LeetCode】4. 寻找两个正序数组的中位数(艰难)当中我向你介绍过,当咱们有了一个简略的实现办法之后,须要从 题目的数据规模 计算机的处理速度 实现办法的计算量 登程,判断这样的做法是否不会超时。

因为字符串长度最多只有 1000,而咱们的实现办法是 O(n^2),因而咱们算法的计算量应该在 10^6 以内,是在计算机每秒的解决范畴内的。

首先枚举回文串的核心 i,而后分两种状况向两边扩大边界,直到达到边界或者不满足回文串定义为止:

  • 回文串长度是奇数,则顺次判断 s[i − k] == s[i + k], k = 1,2,3…
  • 回文串长度是偶数,则顺次判断 s[i − k] == s[i + k − 1], k = 1,2,3…
class Solution {public String longestPalindrome(String s) {
        String ans = "";
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            // 回文串为奇数
            int l = i - 1, r = i + 1;
            String sub = getString(s, l, r);
            if (sub.length() > ans.length()) ans = sub;

            // 回文串为偶数
            l = i - 1;
            r = i + 1 - 1;
            sub = getString(s, l, r);
            if (sub.length() > ans.length()) ans = sub;
        }
        return ans;
    }
    String getString(String s, int l, int r) {while (l >= 0 && r < s.length() && s.charAt(l) == s.charAt(r)) {
            l--;
            r++;
        }
        return s.substring(l + 1, r);
    }
}

工夫复杂度:先枚举了 s 中的每个字符作为回文串的中心点,再从中心点登程左右扩大,最多扩大到边界。复杂度是 $O(n^2)$

空间复杂度:$O(1)$


Manacher 算法

这是一个比拟冷门的算法,应用范畴也比拟繁多,只能用于解决「回文串」问题。

Manacher 的确是「回文串」问题的最优解。

但即便是 LeetCode 上所有对于「回文串」的问题,没有一道是必须通过 O(n) 的 Manacher 算法能力 AC。

因而我这里间接给解决方案(能够间接当做模板来应用),而不再探讨算法的具体实现原理。

Manacher 算法较长,为了防止回文串长度奇偶问题的分状况探讨,我会对原字符进行解决,在边界和字符之间插入占位符。

应用了这样的技巧之后,当非占位字符作为回文串的核心时,对应了回文串长度为奇数的状况;当占位字符作为回文串的核心时,对应了回文串长度为偶数的状况。

举个例子:

原字符:”babad”,转换后:”*b*a*b*a*d*”,失去的回文串:”*b*a*b*”,而后再去除占位符输入:”bab”。

解释:”aba” 同样是合乎题意的答案。

class Solution {public String longestPalindrome(String s) {if (s.length() == 1) return s;

        char[] chars = manacherString(s);
        int n = chars.length;
        int[] pArr = new int[n];
        int C = -1, R = -1, pos = -1;
        int max = Integer.MIN_VALUE;
        for (int i = 0; i < n; i++) {pArr[i] = i < R ? Math.min(pArr[C * 2 - i], R - i) : 1;
            while (i + pArr[i] < n && i - pArr[i] > -1) {if (chars[i + pArr[i]] == chars[i - pArr[i]]) {pArr[i]++;
                } else {break;}
            }
            if (i + pArr[i] > R) {R = i + pArr[i];
                C = i;
            }
            if (pArr[i] > max) {max = pArr[i];
                pos = i;
            }
        }
        int offset = pArr[pos];
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = pos - offset + 1; i <= pos + offset - 1; i++) {if (chars[i] != '#') sb.append(chars[i]);
        }
        return sb.toString();}
    char[] manacherString(String s) {char[] chars = new char[s.length() * 2 + 1];
        for (int i = 0, idx = 0; i < chars.length; i++) {chars[i] = (i & 1) == 0 ? '#' : s.charAt(idx++);
        }
        return chars;
    }
}

工夫复杂度:只对字符串进行了一次扫描。复杂度为 $O(n)$

空间复杂度:$O(1)$


总结

明天这道题目,三叶除了提供惯例的、工夫复杂度为 $O(n^2)$ 的奢侈解法以外,还给你提供了对于「回文串」的最优解 Manacher 算法模板,倡议有余力的同学能够背过。

背过这样的算法的意义在于:相当于大脑里有了一个工夫复杂度为 $O(n)$ 的 api 能够应用,这个 api 传入一个字符串,返回该字符串的最大回文子串。

同时借助 Manacher 算法,还给大家介绍了如何防止回文串长度的分状况探讨,这个技巧只有波及「回文串」问题都实用(无论是否应用 Manacher 算法)。

对于想要背过 Manacher 算法的同学,倡议先敲 3 遍,默写 2 遍,而后过了 24 小时,再默写 2 遍,一周后,再进行反复,直到纯熟。

不要胆怯忘记,忘记是失常的,多进行几次反复便会造成肌肉记忆。LeetCode 周赛上长年占据第一页的选手,无不都是对算法套路和模板极其纯熟。加油 ~


最初

这是咱们「刷穿 LeetCode」系列文章的第 No.5 篇,系列开始于 2021/01/01,截止于起始日 LeetCode 上共有 1916 道题目,局部是有锁题,咱们将先将所有不带锁的题目刷完。

在这个系列文章外面,除了解说解题思路以外,还会尽可能给出最为简洁的代码。如果波及通解还会相应的代码模板。

因为 LeetCode 的题目随着周赛 & 双周赛一直减少,为了不便咱们统计进度,咱们将依照系列起始时的总题数作为分母,实现的题目作为分子,进行进度计算。以后进度为 5/1916

为了不便各位同学可能电脑上进行调试和提交代码,我建设了相干的仓库:Github 地址 & Gitee 地址。

在仓库地址里,你能够看到系列文章的题解链接、系列文章的相应代码、LeetCode 原题链接和一些其余的优选题解。

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