总结最长回文子串的几种做法 Longest Palindrome Substring

最长回文子串的五种求法(暴力、中点扩散、DP、hash+二分、Manacher) 最长回文子串暴力枚举法(O(n3)O(n^3)O(n3))中点扩散算法(O(n2)O(n^2)O(n2))动态规划(O(n2)O(n^2)O(n2))hash+二分(O(nlog n)O(nlog\ n)O(nlog n)) 暴力枚举法(O(n3)O(n^3)O(n3)) 暴力大法好,枚举字符串的始位置和末位值,再判断始位置和末位值之间的字符串是否为回文串,这种做法的时间复杂度为O(n^3)。 中点扩散算法(O(n2)O(n^2)O(n2)) 由于回文串是对称的,所以我们可以枚举所 阅读详情

题目是:找出一个字符串中的最长回文子串。

例如:abcbcbb 的最长回文子串是 bcbcb

首先一种常见的错误方法是把原字符串S倒转过来成为S‘,以为这样就将问题转化成为了求S和S’的最长公共子串的问题。反例S="abacdfgdcaba",若按这种解法得到答案是:"abacd",显然不是回文,而正确答案是"aba"


PS:这也是LeetCode的一道题:http://blog.youkuaiyun.com/fightforyourdream/article/details/15025663


下面总结一下四种解法:(面试时推荐中心展开法)

1)暴力法:Time:O(n^3), Space:O(1)

2)DP法:Time:O(n^2), Space:O(n^2)










http://faculty.utpa.edu/liuy2/algorithmGroup.html



3)中心展开法:Time:O(n^2), Space:O(n)  ***推荐面试时用!!!


http://blog.163.com/zhaohai_1988/blog/static/2095100852012716105847112/


4)Manacher算法:Time:O(n),Space: O(n)   (精妙但较麻烦)

http://leetcode.com/2011/11/longest-palindromic-substring-part-ii.html



下面是实现代码:


package String;

public class LongestPalindromeSubstring {

	
	// 暴力法 Time Complexity: O(n^3)
	public static String longestPalindromeBruteForce(String s) {
		String longest = "";
		if(s.isEmpty()) {
			return longest;
		}
		
		for(int i=0; i<s.length(); i++) {		// 开始位置
			for(int j=i; j<s.length(); j++) {	// 结束位置
				String substr = s.substring(i, j+1);
				if(j-i+1 > longest.length() && isPalindrome(substr)) {
					longest = substr;
				}
			}
		}
		return longest;
	}
	
	// O(n) 检查是否为回文
	private static boolean isPalindrome(String s) {
		int len = s.length();
		for(int i=0; i<=len/2; i++) {
			if(s.charAt(i) != s.charAt(len-1-i)) {
				return false;
			}
		}
		return true;
	}
	
	// ===========================================
	// 动态规划1 时间复杂度O(N2), 空间复杂度O(N2)
	public static String longestPalindromeDP1(String s) {
		int len = s.length();
		int longestBegin = 0;
		int maxLen = 1;
		boolean[][] isPalindrome = new boolean[len+1][len+1];
		
		for(int i=0; i<len; i++) {
			isPalindrome[i][i] = true;
		}
		
		for(int i=0; i<len-1; i++) {
			if(s.charAt(i) == s.charAt(i+1)) {
				isPalindrome[i][i+1] = true;
				longestBegin = i;
				maxLen = 2;
			}
		}
		
		for(int l=2; l<=len; l++) {			// 回文子串的长度
			for(int i=0; i<len-l+1; i++) {	// 回文子串的开始位置
				int j = i+l-1;					// 回文子串的结束位置
				if(isPalindrome[i+1][j-1] && s.charAt(i) == s.charAt(j)) {
					isPalindrome[i][j] = true;
					longestBegin = i;
					maxLen = l;
				}
			}
		}
		
		return s.substring(longestBegin, longestBegin+maxLen);
	}
	
	
	// ===========================================
	// 中心展开法 时间复杂度O(N2), 空间复杂度O(1)
	public static String longestPalindromeExpand(String s) {
		int len = s.length();
		if(len == 0) {
			return "";
		}
		String longest = s.substring(0, 1);
		for(int i=0; i<len; i++) {
			// 当回文为奇数长度时
			String p1 = 	expandAroundCenter(s, i, i);
			if(p1.length() > longest.length()) {
				longest = p1;
			}
			// 当回文为偶数长度时
			String p2 = expandAroundCenter(s, i, i+1);
			if(p2.length() > longest.length()) {
				longest = p2;
			}
		}
		return longest;
	}
	
	// c1, c2为展开的中心位置
	private static String expandAroundCenter(String s, int c1, int c2) {
		int l = c1, r = c2;
		int len = s.length();
		// 如果检查位置相等,则分别往左右展开
		while(l>=0 && r<=len-1 && s.charAt(l)==s.charAt(r)) {
			l--;
			r++;
		}
		return s.substring(l+1, r);		// 回文子串
	}
	
	
	// ===========================================
	// Manacher算法, Time: O(N), Space: O(N)
	// http://leetcode.com/2011/11/longest-palindromic-substring-part-ii.html
	public static String longestPalindromeManacher(String s) {
		String T = preProcess(s);
		int len = T.length();			// 经过变化后,len总是为奇数长
		int[] P = new int[len];		// P数组存放在某index下的回文半径长度
		int C = 0, R = 0;		// C为最长回文子串的中心位置,R为当前最长回文子串的右边界位置
		for(int i=1; i<len-1; i++) {
			int iMirror = C - (i-C);	// 计算i的对应回文左边匹配位置i' 
			
			/*
			 if (R - i > P[iMirror]) 
			    P[i] = P[iMirror];
			else 				  // P[iMirror] >= R - i
			    P[i] = R - i;   // P[i] >= R - i,取最小值,之后再匹配更新。
			
			可简写成P[i] = (R > i) ? Math.min(R-i, P[iMirror]) : 0;
			 */
			P[i] = (R > i) ? Math.min(R-i, P[iMirror]) : 0;
			
			// 贪心拓展以i为回文中心的回文子串
			while(T.charAt(i+1+P[i]) == T.charAt(i-1-P[i])) {
				P[i]++;
			}
			
			// 如果以i为中心的回文扩展超过了R,则我们找到一个新的更长回文子串
			// 因此 更新 最长回文子串的中心和右边界
			if(P[i] > R-i) {
				C = i;
				R = i + P[i];
			}
		}
		
		// 现在P[i]数组里存放了以i为中心的回文子串长度,用打擂台方式找到最长者
		int maxLen = 0;
		int centerIndex = 0;
		for(int i=1; i<len-1; i++) {
			if(P[i] > maxLen) {
				maxLen = P[i];
				centerIndex = i;
			}
		}
		
		int start = (centerIndex-1-maxLen)/2;
		int end = start + maxLen;
		return s.substring(start, end);
	}
	
	// 把s转换成T,如s="abba",则T="^#a#b#b#a#$"
	// ^和$加在字符串首尾用来避免边界检查
	private static String preProcess(String s) {
		int len = s.length();
		if(len == 0) {
			return "^$";
		}
		String ret = "^";
		for(int i=0; i<len; i++) {
			ret += "#" + s.substring(i, i+1);
		}
		ret += "#$";
		return ret;
	}
	
	
	public static void main(String[] args) {
//		String s = "abacdfgdcaba";
		String s = "abcbcbb";
		System.out.println(longestPalindromeBruteForce(s));
		System.out.println(longestPalindromeDP1(s));
		System.out.println(longestPalindromeExpand(s));
		System.out.println(longestPalindromeManacher(s));
	}

}




最后:

这道题其实还可以用后缀树(Suffix Tree)来做,但是复杂度(O(nlogn))超过Manacher算法,并且实现起来更加麻烦,所以暂时没添加进来。




每天一道LeetCode-----最长回文子串/序列,从头开始的最长回文子串长度 原题链接 Longest Palindromic Substring 意思是找到最长的回文子串,注意子串和子序列的区别蛮力法就将每个可能的子串都找出来判断是否是回文子串,找最大的那一个,速度上慢的吓人,光找子串的速度就到O(n2)了,所以此处需要找到一个简单的方法找到回文子串。 既然回文子串是从中心开始向两边延伸时,左右两边相同,那么就可以从每个字符开始都向两边延伸,看能找到的最长回文子串是 阅读详情

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