LeetCode 第 5 題:最長回文子串

方法一:暴力匹配 (Brute Force)

暴力解法雖然時間復雜度高,但是思路清晰、編寫簡單,因為編寫的正確性高,完全可以使用暴力匹配算法檢驗我們編寫的算法的正確性。

(這里就不展示暴力匹配的寫法了,實際上是我很懶。)

方法二:中心擴散法

中心擴散法的想法很簡單:遍歷每一個索引,以這個索引為中心,利用“回文串”中心對稱的特點,往兩邊擴散,看最多能擴散多遠。要注意一個細節(jié):回文串的長度可能是奇數(shù),也可能是偶數(shù)。

LeetCode 第 5 題:中心擴散法

我們完全可以設計一個方法,兼容以上兩種情況:

1、如果傳入重合的索引編碼,進行中心擴散,此時得到的最長回文子串的長度是奇數(shù);

2、如果傳入相鄰的索引編碼,進行中心擴散,此時得到的最長回文子串的長度是偶數(shù)。

參考代碼 1

具體編碼細節(jié)在以下的代碼的注釋中體現(xiàn)。

class Solution:
    def longestPalindrome(self, s):
        size = len(s)
        if size == 0:
            return ''

        # 至少是 1
        longest_palindrome = 1
        longest_palindrome_str = s[0]

        for i in range(size):
            palindrome_odd, odd_len = self.__center_spread(s, size, i, i)
            palindrome_even, even_len = self.__center_spread(s, size, i, i + 1)

            # 當前找到的最長回文子串
            cur_max_sub = palindrome_odd if odd_len >= even_len else palindrome_even
            if len(cur_max_sub) > longest_palindrome:
                longest_palindrome = len(cur_max_sub)
                longest_palindrome_str = cur_max_sub

        return longest_palindrome_str

    def __center_spread(self, s, size, left, right):
        """
        left = right 的時候,此時回文中心是一條線,回文串的長度是奇數(shù)
        right = left + 1 的時候,此時回文中心是任意一個字符,回文串的長度是偶數(shù)
        """
        l = left
        r = right

        while l >= 0 and r < size and s[l] == s[r]:
            l -= 1
            r += 1
        return s[l + 1:r], r - l - 1
public class Solution {

    public String longestPalindrome(String s) {
        int len = s.length();
        if (len == 0) {
            return "";
        }
        int longestPalindrome = 1;
        String longestPalindromeStr = s.substring(0, 1);
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            String palindromeOdd = centerSpread(s, len, i, i);
            String palindromeEven = centerSpread(s, len, i, i + 1);
            String maxLen = palindromeOdd.length() > palindromeEven.length() ? palindromeOdd : palindromeEven;
            if (maxLen.length() > longestPalindrome) {
                longestPalindrome = maxLen.length();
                longestPalindromeStr = maxLen;
            }
        }
        return longestPalindromeStr;
    }

    private String centerSpread(String s, int len, int left, int right) {
        int l = left;
        int r = right;
        while (l >= 0 && r < len && s.charAt(l) == s.charAt(r)) {
            l--;
            r++;
        }
        // 這里要特別小心,跳出 while 循環(huán)的時候,是第 1 個滿足 s.charAt(l) != s.charAt(r) 的時候
        // 所以,不能取 l,不能取 r
        return s.substring(l + 1, r);
    }
}

復雜度分析:

  • 時間復雜度:O(N^{2})。
  • 空間復雜度:O(1)。

方法三:動態(tài)規(guī)劃(推薦)

推薦理由:暴力解法太 naive,中心擴散不普適,Manacher 就更不普適了,是專門解這個問題的方法。而用動態(tài)規(guī)劃我認為是最有用的,可以幫助你舉一反三的方法。

補充說明:Manacher 算法有興趣的朋友們可以了解一下,有人就借助它的第一步字符串預處理思想,解決了 LeetCode 第 4 題。因此以上推薦僅代表個人觀點。

解決這類 “最優(yōu)子結(jié)構(gòu)” 問題,可以考慮使用 “動態(tài)規(guī)劃”:

1、定義 “狀態(tài)”;
2、找到 “狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程”。

記號說明: 下文中,使用記號 s[l, r] 表示原始字符串的一個子串,lr 分別是區(qū)間的左右邊界的索引值,使用左閉、右閉區(qū)間表示左右邊界可以取到。舉個例子,當 s = 'babad' 時,s[0, 1] = 'ba' ,s[2, 4] = 'bad'

1、定義 “狀態(tài)”,這里 “狀態(tài)”數(shù)組是二維數(shù)組。

dp[l][r] 表示子串 s[l, r](包括區(qū)間左右端點)是否構(gòu)成回文串,是一個二維布爾型數(shù)組。即如果子串 s[l, r] 是回文串,那么 dp[l][r] = true

2、找到 “狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程”。

首先,我們很清楚一個事實:

1、當子串只包含 1 個字符,它一定是回文子串;

2、當子串包含 2 個以上字符的時候:如果 s[l, r] 是一個回文串,例如 “abccba”,那么這個回文串兩邊各往里面收縮一個字符(如果可以的話)的子串 s[l + 1, r - 1] 也一定是回文串,即:如果 dp[l][r] == true 成立,一定有 dp[l + 1][r - 1] = true 成立。

根據(jù)這一點,我們可以知道,給出一個子串 s[l, r] ,如果 s[l] != s[r],那么這個子串就一定不是回文串。如果 s[l] == s[r] 成立,就接著判斷 s[l + 1] 與 s[r - 1],這很像中心擴散法的逆方法。

事實上,當 s[l] == s[r] 成立的時候,dp[l][r] 的值由 dp[l + 1][r - l] 決定,這一點也不難思考:當左右邊界字符串相等的時候,整個字符串是否是回文就完全由“原字符串去掉左右邊界”的子串是否回文決定。但是這里還需要再多考慮一點點:“原字符串去掉左右邊界”的子串的邊界情況。

1、當原字符串的元素個數(shù)為 3 個的時候,如果左右邊界相等,那么去掉它們以后,只剩下 1 個字符,它一定是回文串,故原字符串也一定是回文串;

2、當原字符串的元素個數(shù)為 2 個的時候,如果左右邊界相等,那么去掉它們以后,只剩下 0 個字符,顯然原字符串也一定是回文串。

把上面兩點歸納一下,只要 s[l + 1, r - 1] 至少包含兩個元素,就有必要繼續(xù)做判斷,否則直接根據(jù)左右邊界是否相等就能得到原字符串的回文性。而“s[l + 1, r - 1] 至少包含兩個元素”等價于 l + 1 < r - 1,整理得 l - r < -2,或者 r - l > 2

綜上,如果一個字符串的左右邊界相等,以下二者之一成立即可:
1、去掉左右邊界以后的字符串不構(gòu)成區(qū)間,即“ s[l + 1, r - 1] 至少包含兩個元素”的反面,即 l - r >= -2,或者 r - l <= 2
2、去掉左右邊界以后的字符串是回文串,具體說,它的回文性決定了原字符串的回文性。

于是整理成“狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程”:

dp[l, r] = (s[l] == s[r] and (l - r >= -2 or dp[l + 1, r - 1]))

或者

dp[l, r] = (s[l] == s[r] and (r - l <= 2 or dp[l + 1, r - 1]))

編碼實現(xiàn)細節(jié):因為要構(gòu)成子串 l 一定小于等于 r ,我們只關心 “狀態(tài)”數(shù)組“上三角”的那部分取值。理解上面的“狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程”中的 (r - l <= 2 or dp[l + 1, r - 1]) 這部分是關鍵,因為 or 是短路運算,因此,如果收縮以后不構(gòu)成區(qū)間,那么就沒有必要看繼續(xù) dp[l + 1, r - 1] 的取值

讀者可以思考一下:為什么在動態(tài)規(guī)劃的算法中,不用考慮回文串長度的奇偶性呢。想一想,答案就在狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程里面。

具體編碼細節(jié)在代碼的注釋中已經(jīng)體現(xiàn)。

參考代碼 2

class Solution:
    def longestPalindrome(self, s: str) -> str:
        size = len(s)
        if size <= 1:
            return s
        # 二維 dp 問題
        # 狀態(tài):dp[l,r]: s[l:r] 包括 l,r ,表示的字符串是不是回文串
        # 設置為 None 是為了方便調(diào)試,看清楚代碼執(zhí)行流程
        dp = [[False for _ in range(size)] for _ in range(size)]

        longest_l = 1
        res = s[0]

        # 因為只有 1 個字符的情況在最開始做了判斷
        # 左邊界一定要比右邊界小,因此右邊界從 1 開始
        for r in range(1, size):
            for l in range(r):
                # 狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程:如果頭尾字符相等并且中間也是回文
                # 在頭尾字符相等的前提下,如果收縮以后不構(gòu)成區(qū)間(最多只有 1 個元素),直接返回 True 即可
                # 否則要繼續(xù)看收縮以后的區(qū)間的回文性
                # 重點理解 or 的短路性質(zhì)在這里的作用
                if s[l] == s[r] and (r - l <= 2 or dp[l + 1][r - 1]):
                    dp[l][r] = True
                    cur_len = r - l + 1
                    if cur_len > longest_l:
                        longest_l = cur_len
                        res = s[l:r + 1]
            # 調(diào)試語句
            # for item in dp:
            #     print(item)
            # print('---')
        return res
public class Solution {

    public String longestPalindrome(String s) {
        int len = s.length();
        if (len <= 1) {
            return s;
        }
        int longestPalindrome = 1;
        String longestPalindromeStr = s.substring(0, 1);
        boolean[][] dp = new boolean[len][len];
        // abcdedcba
        //   l   r
        // 如果 dp[l, r] = true 那么 dp[l + 1, r - 1] 也一定為 true
        // 關鍵在這里:[l + 1, r - 1] 一定至少有 2 個元素才有判斷的必要
        // 因為如果 [l + 1, r - 1] 只有一個元素,不用判斷,一定是回文串
        // 如果 [l + 1, r - 1] 表示的區(qū)間為空,不用判斷,也一定是回文串
        // [l + 1, r - 1] 一定至少有 2 個元素 等價于 l + 1 < r - 1,即 r - l >  2

        // 寫代碼的時候這樣寫:如果 [l + 1, r - 1]  的元素小于等于 1 個,即 r - l <=  2 ,就不用做判斷了

        // 因為只有 1 個字符的情況在最開始做了判斷
        // 左邊界一定要比右邊界小,因此右邊界從 1 開始
        for (int r = 1; r < len; r++) {
            for (int l = 0; l < r; l++) {
                // 區(qū)間應該慢慢放大
                // 狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程:如果頭尾字符相等并且中間也是回文
                // 在頭尾字符相等的前提下,如果收縮以后不構(gòu)成區(qū)間(最多只有 1 個元素),直接返回 True 即可
                // 否則要繼續(xù)看收縮以后的區(qū)間的回文性
                // 重點理解 or 的短路性質(zhì)在這里的作用
                if (s.charAt(l) == s.charAt(r) && (r - l <= 2 || dp[l + 1][r - 1])) {
                    dp[l][r] = true;
                    if (r - l + 1 > longestPalindrome) {
                        longestPalindrome = r - l + 1;
                        longestPalindromeStr = s.substring(l, r + 1);
                    }
                }
            }
        }
        return longestPalindromeStr;
    }
}

寫完代碼以后,請讀者在紙上寫下代碼運行的流程,以字符串 'babad' 為例:

image.png

(草稿太潦草了,大家將就看吧,懶得繪圖了,原因是太麻煩,并且我覺得展示手寫草稿可能更有意義一些。)

說明:上面示例代碼填寫 dp 數(shù)組(二維狀態(tài)數(shù)組)是按照“從左到右、從上到下”的方向依次填寫的(你不妨打開我上面的 Python 示例代碼中的調(diào)試語句運行一下驗證),當 “ s[l + 1, r - 1] 至少包含兩個元素” 即 r - l > 2 時,dp[l, r] 的值要看 d[[l + 1, r - 1] ,即在 r - l > 2 的時候,dp[l, r] 的值看“左下角”的值,只要按照“從左到右、從上到下”的方向依次填寫,當 r - l > 2 時,左下角就一定有值,這一點是動態(tài)規(guī)劃算法得以有效的重要原因。

根據(jù)一個具體例子,在草稿紙上寫下(繪圖)代碼的運行流程,有時是夠加深我們對算法的理解,并且也有助于調(diào)試代碼。

復雜度分析:

  • 時間復雜度:O(N^{2})。
  • 空間復雜度:O(N^{2}),二維 dp 問題,一個狀態(tài)得用二維有序數(shù)對表示,因此空間復雜度是 O(N^{2})。

方法四:Manacher 算法

維基百科中對于 Manacher 算法是這樣描述的:

[Manacher(1975)] 發(fā)現(xiàn)了一種線性時間算法,可以在列出給定字符串中從字符串頭部開始的所有回文。并且,Apostolico, Breslauer & Galil (1995) 發(fā)現(xiàn),同樣的算法也可以在任意位置查找全部最大回文子串,并且時間復雜度是線性的。因此,他們提供了一種時間復雜度為線性的最長回文子串解法。替代性的線性時間解決 Jeuring (1994), Gusfield (1997)提供的,基于后綴樹(suffix trees)。也存在已知的高效并行算法。

Manacher 算法,被中國程序員戲稱為“馬拉車”算法。專門用于解決“最長回文子串”問題,時間復雜度為 O(n),事實上,“馬拉車”算法在思想上和“KMP”字符串匹配算法有相似之處,都避免做了很多重復的工作。“KMP”算法也有一個很有意思的戲稱,帶有一點顏色。

挺有意思的一件事情是:我在學習“樹狀數(shù)組”和“Manacher 算法”的時候,都看了很多資料,但最后代碼實現(xiàn)的時候,就只有短短十幾行。

理解 Manacher 算法最好的辦法,是根據(jù)查閱的關于 Manacher 算法的文章,自己在稿紙上寫寫畫畫,舉一些具體的例子,這樣 Manacher 算法就不難搞懂了。

Manacher 算法本質(zhì)上還是中心擴散法,只不過它使用了類似 KMP 算法的技巧,充分挖掘了已經(jīng)進行回文判定的子串的特點,提高算法的效率。

下面介紹 Manacher 算法的運行流程。

首先還是“中心擴散法”的思想:回文串可分為奇數(shù)回文串和偶數(shù)回文串,它們的區(qū)別是:奇數(shù)回文串關于它的“中點”滿足“中心對稱”,偶數(shù)回文串關于它“中間的兩個點”滿足“中心對稱”。為了避免對于回文串字符個數(shù)為奇數(shù)還是偶數(shù)的套路。首先對原始字符串進行預處理,方法也很簡單:添加分隔符。

第 1 步:對原始字符串進行預處理(添加分隔符)

我們先給出具體的例子,看看如何添加分隔符。

例1:給字符串 "level" 添加分隔符 "#"

答:字符串 "level" 添加分隔符 "#" 以后得到:"#l#e#v#e#l#"。

例2:給字符串 "noon" 添加分隔符 "#"。

答:字符串 "noon" 添加分隔符 "#" 以后得到:"#n#o#o#n#"。

我想你已經(jīng)看出來分隔符是如何添加的,下面是兩點說明。

1、分隔符是一定是原始字符串中沒有出現(xiàn)過的字符,這個分隔符的種類也只能有一個,即你不能同時添加 "#""?" 作為分隔符;

2、添加分隔符的方法是在字符串的首位置、尾位置和每個字符的“中間”都添加 1 個這個分隔符??梢院苋菀字?,如果這個字符串的長度是 len,那么添加的分隔符的個數(shù)就是 len + 1,得到的新的字符串的長度就是 2 * len + 1,顯然它一定是奇數(shù)

為什么要添加分隔符?

1、首先是正確性:添加了分隔符以后的字符串的回文性質(zhì)與原始字符串是一樣的(這句話不是很嚴謹,大家意會即可);

2、其次是避免回文串長度奇偶性的討論(馬上我們就會看到這一點是如何體現(xiàn)的)。

第 2 步:得到 p 數(shù)組

p 數(shù)組可以通過填表得到。以字符串 "abbabb" 為例,說明如何手動計算得到 p 數(shù)組。假設我們要填的就是下面這張表。

char # a # b # b # a # b # b #
index 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
p
p-1

第 1 行 char 數(shù)組:這個數(shù)組是原始字符串加上分隔符以后的字符構(gòu)成的數(shù)組。

第 2 行 index 數(shù)組:這個數(shù)組是char 數(shù)組的索引數(shù)組,我們后面要利用到它,它的值就是索引編號,從 0 開始。

下面我們來看看 p 數(shù)組應該如何填寫。首先我們定義“回文半徑”。

回文半徑:以 char[i] 作為回文中心,同時向左邊、向右邊進行“中心擴散”,直到“不能構(gòu)成回文串”或“觸碰到字符串邊界”為止,能擴散的步數(shù) + 1(這個 1 表示“中心”) ,即定義為 p 數(shù)組的值,也稱之為“回文半徑。

  • 用上面的例子,我們首先填 p[0]。

char[0] = '#'為中心,同時向左邊向右擴散,走 1 步就碰到邊界了,因此“能擴散的步數(shù)”為0,“能擴散的步數(shù) + 1 = 1”,因此 p[0] = 1

char # a # b # b # a # b # b #
index 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
p 1
p-1
  • 下面填寫 p[1] 。

char[1] = 'a' 為中心,同時向左邊向右擴散,走 1 步,左右都是 "#",構(gòu)成回文子串,于是再繼續(xù)同時向左邊向右邊擴散,左邊就碰到邊界了,因此“能擴散的步數(shù)”為1,“能擴散的步數(shù) + 1 = 2”,因此 p[1] = 2

char # a # b # b # a # b # b #
index 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
p 1 2
p-1
  • 下面填寫 p[2] 。

char[2] = '#' 為中心,同時向左邊向右擴散,走 1 步,左邊是 "a",右邊是 "b",不匹配,因此“能擴散的步數(shù)”為 0,“能擴散的步數(shù) + 1 = 1”,因此 p[2] = 1;

char # a # b # b # a # b # b #
index 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
p 1 2 1
p-1
  • 下面填寫 p[3]。

char[3] = 'b' 為中心,同時向左邊向右擴散,走 1 步,左右兩邊都是 “#”,構(gòu)成回文子串,繼續(xù)同時向左邊向右擴散,左邊是 "a",右邊是 "b",不匹配,因此“能擴散的步數(shù)”為 1 ,“能擴散的步數(shù) + 1 = 2”,因此 p[3] = 2;

char # a # b # b # a # b # b #
index 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
p 1 2 1 2
p-1
  • 下面填寫 p[4]

char[4] = '#' 為中心,同時向左邊向右擴散,最多可以走 4 步,左邊到達邊界,因此“能擴散的步數(shù)”為4,“能擴散的步數(shù) + 1 = 5”,因此 p[4] = 5。

char # a # b # b # a # b # b #
index 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
p 1 2 1 2 5
p-1
  • 繼續(xù)填完 p 數(shù)組剩下的部分。

分析到這里,后面的數(shù)字不難填出,最后寫成如下表格:

char # a # b # b # a # b # b #
index 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
p 1 2 1 2 5 2 1 6 1 2 3 2 1
p-1

p-1 數(shù)組很簡單了,把 p 數(shù)組對應位置的值 -1 就行了。是不是覺得有點“繞”,剛才每一步要 + 1 ,現(xiàn)在每一步要 -1,這不是吃飽了撐的嗎?你說的沒錯。這里得到 p 數(shù)組不過就是為了給“回文半徑”一個定義而已。

即:p 數(shù)組可以稱之為“回文半徑數(shù)組”。

于是我們得到如下表格:

char # a # b # b # a # b # b #
index 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
p 1 2 1 2 5 2 1 6 1 2 3 2 1
p-1 0 1 0 1 4 1 0 5 0 1 2 1 0
  • p 數(shù)組的最大值是 6 ,對應的 “最長回文子串” 是 "#b#b#a#b#b#";
  • p - 1 數(shù)組的最大值是 5,就對應了原字符串 "abbabb" 的 “最長回文子串” :"bbabb"

規(guī)律如下:

p -1 數(shù)組的最大值就是“最長回文子串”的長度。即“最大回文半徑”知道了,減 1 就是原字符串的“最長回文子串”的長度。

  • 可以在得到 p 數(shù)組的過程中記錄這個最大值,并且記錄最長回文子串。

那么如何編寫程序得到 p 數(shù)組呢?其實也不難,即使用“回文串”的性質(zhì)避免重復計算。下面這張圖展示了這個思想:

image.png

{:width="500"}
{:align=center}

上面這張圖畫得仔細一點是下面這張圖:

image.png

{:width="700"}
{:align=center}

這里 ij 關于 id 中心對稱:即 j = 2 * id - i。上面的兩張圖表示的意思是:p[i] 的值可以根據(jù) p[j] 得到。因為我們遍歷一個字符串的方向是“從左到右”,故數(shù)組 p 后面的值根據(jù)前面的值得來,這個思路沒有問題。

接下來要介紹 idmx 的含義了:

1、id :從開始到現(xiàn)在使用“中心擴散法”能得到的“最長回文子串”的中心的位置;

2、mx:從開始到現(xiàn)在使用“中心擴散法”能得到的“最長回文子串”能延伸到的最右端的位置。容易知道 mx = id + p[id]。

先從最簡單的情況開始:

1、當 id < i < mx 的時候,此時 id 之前的 p 值都已經(jīng)計算出來了,我們利用已經(jīng)計算出來的 p 值來計算當前位置的 p 值。

由于以 j 為中心的最長子回文串,落在了以 id 為中心的最長子回文串內(nèi),由于 ij 對稱, 故索引 i 附近的回文串可以與索引 j 附近的回文串建立一一對應的關系。

  • 如果 j 的回文串很短,在 mx 關于 id 的對稱點之前結(jié)束,一定有 dp[i]=dp[j],如上圖所示;
  • 如果 j 的回文串很長,此時 dp[i] 的值不會超過 imx 之間的距離: mx - i,此時想一下 mx 是 以 id 為中心的最長回文子串的“最右邊界”,就不難理解了,如下圖所示 。

如果 p[j] 很大的話,即當 p[j] >= mx - i 的時候,以 s[j] 為中心的回文子串不一定完全包含于以 s[id] 為中心的回文子串中,但是基于對稱性可知,以 s[i] 為中心的回文子串,其向右至少會擴張到 mx 的位置,也就是說 p[i] >= mx - i。至于 mx 之后的部分是否對稱,就只能老老實實去匹配了。

image.png

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{:align=center}

把上面說的整理一下,當 p[j] 的范圍很小的時候,有 p[i] = p[j],p[i] 的值再大不過超過 mx - i

if i < mx:
    p[i] = min(p[2 * id - i], mx - i);

2、當 i >= mx 的時候,此時也只能老老實實使用“中心擴散法”來逐漸得到 p 數(shù)組的值,同時記錄 idmx。

以上可以合并成一行代碼:

p[i] = mx > i ? min(p[2 * id - i], mx - i) : 1;

這一行代碼拆開來看就是:

如果 mx > i, 則 p[i] = min(p[2 * id - i], mx - i),否則 p[i] = 1。

參考代碼 3

public class Solution {

    /**
     * 創(chuàng)建分隔符分割的字符串
     *
     * @param s      原始字符串
     * @param divide 分隔字符
     * @return 使用分隔字符處理以后得到的字符串
     */
    private String generateSDivided(String s, char divide) {
        int len = s.length();
        if (len == 0) {
            return "";
        }
        if (s.indexOf(divide) != -1) {
            throw new IllegalArgumentException("參數(shù)錯誤,您傳遞的分割字符,在輸入字符串中存在!");
        }
        StringBuilder sBuilder = new StringBuilder();
        sBuilder.append(divide);
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            sBuilder.append(s.charAt(i));
            sBuilder.append(divide);
        }
        return sBuilder.toString();
    }

    public String longestPalindrome(String s) {
        int len = s.length();
        if (len == 0) {
            return "";
        }
        String sDivided = generateSDivided(s, '#');
        int slen = sDivided.length();
        int[] p = new int[slen];
        int mx = 0;
        // id 是由 mx 決定的,所以不用初始化,只要聲明就可以了
        int id = 0;
        int longestPalindrome = 1;
        String longestPalindromeStr = s.substring(0, 1);
        for (int i = 0; i < slen; i++) {
            if (i < mx) {
                // 這一步是 Manacher 算法的關鍵所在,一定要結(jié)合圖形來理解
                // 這一行代碼是關鍵,可以把兩種分類討論的情況合并
                p[i] = Integer.min(p[2 * id - i], mx - i);
            } else {
                // 走到這里,只可能是因為 i = mx
                if (i > mx) {
                    throw new IllegalArgumentException("程序出錯!");
                }
                p[i] = 1;
            }
            // 老老實實去匹配,看新的字符
            while (i - p[i] >= 0 && i + p[i] < slen && sDivided.charAt(i - p[i]) == sDivided.charAt(i + p[i])) {
                p[i]++;
            }
            // 我們想象 mx 的定義,它是遍歷過的 i 的 i + p[i] 的最大者
            // 寫到這里,我們發(fā)現(xiàn),如果 mx 的值越大,
            // 進入上面 i < mx 的判斷的可能性就越大,這樣就可以重復利用之前判斷過的回文信息了
            if (i + p[i] > mx) {
                mx = i + p[i];
                id = i;
            }

            if (p[i] - 1 > longestPalindrome) {
                longestPalindrome = p[i] - 1;
                longestPalindromeStr = sDivided.substring(i - p[i] + 1, i + p[i]).replace("#", "");
            }
        }
        return longestPalindromeStr;
    }
}

復雜度分析:

  • 時間復雜度:O(N),由于 Manacher 算法只有在遇到還未匹配的位置時才進行匹配,已經(jīng)匹配過的位置不再匹配,所以對于對于字符串S 的每一個位置,都只進行一次匹配,所以算法的總體復雜度為 O(N)
  • 空間復雜度:O(N)。
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