最长回文子串【暴力、动态规划、中心扩散、马拉车算法】(LeetCode 5)

    科技2022-08-16  94

    目录

    一、暴力法

    二、动态规划

    三、中心扩散法

    四、Manacher 算法


    求最长回文子串的方法:(子串一定是连续的,子序列不是)

    LeetCode题目链接:https://leetcode-cn.com/problems/longest-palindromic-substring/

     

    一、暴力法

    枚举子串的起点和终点,O(n^2) ,再用O(n)的时间判断枚举的这个子串是不是回文的。

    时间复杂度:O(n^3) 空间复杂度:O(1)

     

    二、动态规划

    定义状态: p[ i ] [ j ] 表示字符串从 i 到 j 是否为回文串。

    状态转移:已知 p[ i+1 ] [ j-1 ] == 1 是回文串,如果 s[i]==s[j] ,说明可以向外扩散一步,则 p[ i ] [ j ]==1

    状态转移方程:  if (p[i+1][j-1] && s[i]==s[j]) p[i][j]=1; else p[i][j]=0;

    初始化:一个字符本身一定是回文的,p[i][i]=1,     因为状态转移涉及-1操作,所以需要预处理长度为2的回文串,即if (s[i]==s[i-1]) p[i-1][i]=1;

    class Solution { public: string longestPalindrome(string s) { //预处理 bool p[1005][1005]={0}; p[0][0]=1; for (int i=1; i<s.size(); i++){ p[i][i]=1; if (s[i]==s[i-1]) p[i-1][i]=1; } //动态规划 for (int l=2; l<s.size(); l++){ for (int i=0; i<s.size()-l; i++){ int j=i+l; if (p[i+1][j-1] && s[i]==s[j]) p[i][j]=1; else p[i][j]=0; } } //统计答案 int ans=0; int t=0; for (int i=0; i<s.size(); i++){ for (int j=i; j<s.size(); j++){ if (p[i][j]==1 && j-i+1>ans){ ans=j-i+1; t=i; } } } string ss(s,t,ans); //提取答案 return ss; } };

    时间复杂度:O(n^2) 空间复杂度:O(n^2)

     

    三、中心扩散法

    枚举每一个字符,把这个字符当做回文中心,然后O(n)时间复杂度向两边扩散。

    需要注意的是奇偶中心的问题,我们可以把一个字符分别当做奇中心和偶中心看待,只是扩散和统计答案上略有不同,但是思想是一致的。

    class Solution { public: string longestPalindrome(string s) { int ans=0,t; //ans答案长度,t回文起点 int sum,p,q; //扩散用的变量 for(int i=0; i<s.size(); i++){ //枚举每一个字符 sum=1; p=i-1; q=i+1; //奇中心 while (p>=0 && q<s.size() && s[p]==s[q]){ sum+=2; p--; q++; } if (sum>ans) ans=sum,t=i-ans/2; sum=0; p=i; q=i+1; //偶中心 while (p>=0 && q<s.size() && s[p]==s[q]){ sum+=2; p--; q++; } if (sum>ans) ans=sum,t=i-ans/2+1; } string ss(s,t,ans); return ss; } };

    时间复杂度:O(n^2) 空间复杂度:O(1)

     

    四、Manacher 算法

    中心扩散法的时间复杂度最坏是O(n^2)。例如字符串是"aaaaaaa"。 那假如回文串的答案长度很短,形如"abcdefgh",那么意味着往两边扩散的时候,很早就会结束,速度会快很多。 所以综上我们可以得出,让中心扩散法变慢的主要原因是那些可以一直扩散的。 而马拉车算法正是为了解决这种扩散情况而发明的。

    马拉车算法的思想是把动态规划和中心扩散两种方法结合起来,用空间换取时间。 当第i个字符进行扩散时,先查看是否能借取之前的扩散数组p,再用中心扩散。

    Manacher 算法【马拉车算法详解】最长回文子串

    时间复杂度:O(n) 空间复杂度:O(n)

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