LeetCode第125题_验证回文串

LeetCode 第125题：验证回文串

题目描述

如果在将所有大写字符转换为小写字符、并移除所有非字母数字字符之后，短语正着读和反着读都一样。则可以认为该短语是一个 回文串 。

字母和数字都属于字母数字字符。

给你一个字符串 s，如果它是 回文串 ，返回 true ；否则，返回 false 。

难度

简单

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示例

示例 1：

输入: s = "A man, a plan, a canal: Panama"
输出: true
解释："amanaplanacanalpanama" 是回文串。

示例 2：

输入: s = "race a car"
输出: false
解释："raceacar" 不是回文串。

示例 3：

输入: s = " "
输出: true
解释：在移除非字母数字字符之后，s 是一个空字符串 "" 。
由于空字符串正着反着读都一样，所以是回文串。

提示

• 1 <= s.length <= 2 * 10^5
• s 仅由可打印的 ASCII 字符组成

解题思路

方法一：双指针法

这道题的核心是判断一个字符串是否为回文串，但需要先处理字符串，移除非字母数字字符并将大写转为小写。

关键点：

• 使用双指针，一个从字符串开头，一个从字符串结尾
• 跳过非字母数字字符
• 比较字符时忽略大小写

具体步骤：

1. 初始化两个指针，left指向字符串开头，right指向字符串结尾
2. 当left < right时，执行以下操作：
   • 如果left指向的字符不是字母数字字符，left右移
   • 如果right指向的字符不是字母数字字符，right左移
   • 如果left和right都指向字母数字字符，比较它们（忽略大小写）
   • 如果不相等，返回false
   • 如果相等，left右移，right左移
3. 如果遍历完成没有返回false，则返回true

时间复杂度：O(n)，其中n是字符串的长度，需要遍历一次字符串
空间复杂度：O(1)，只需要常数级别的额外空间

方法二：预处理 + 双指针

另一种思路是先对字符串进行预处理，然后再判断处理后的字符串是否为回文串。

关键点：

• 先将字符串转换为小写
• 移除所有非字母数字字符
• 判断处理后的字符串是否为回文串

具体步骤：

1. 将字符串转换为小写
2. 移除所有非字母数字字符，得到新字符串
3. 使用双指针判断新字符串是否为回文串

时间复杂度：O(n)，其中n是字符串的长度，需要遍历字符串两次
空间复杂度：O(n)，需要额外的空间存储处理后的字符串

图解思路

双指针法示例分析表

以示例1为例：“A man, a plan, a canal: Panama”

步骤	left指针	right指针	left字符	right字符	操作	结果
初始状态	0	29	‘A’	‘a’	比较字符（忽略大小写）	相等，继续
步骤1	1	28	’ ’	‘m’	left指向非字母数字字符，left右移	-
步骤2	2	28	‘m’	‘m’	比较字符	相等，继续
步骤3	3	27	‘a’	‘a’	比较字符	相等，继续
步骤4	4	26	‘n’	‘n’	比较字符	相等，继续
…	…	…	…	…	…	…
最终	15	14	-	-	left > right，遍历结束	返回true

字符处理流程表

原始字符串	处理步骤	结果
“A man, a plan, a canal: Panama”	转换为小写	“a man, a plan, a canal: panama”
“a man, a plan, a canal: panama”	移除非字母数字字符	“amanaplanacanalpanama”
“amanaplanacanalpanama”	判断是否为回文	true

代码实现

C# 实现

public class Solution {
    public bool IsPalindrome(string s) {
        int left = 0, right = s.Length - 1;
        
        while (left < right) {
            // 跳过非字母数字字符
            while (left < right && !char.IsLetterOrDigit(s[left])) {
                left++;
            }
            while (left < right && !char.IsLetterOrDigit(s[right])) {
                right--;
            }
            
            // 比较字符（忽略大小写）
            if (char.ToLower(s[left]) != char.ToLower(s[right])) {
                return false;
            }
            
            left++;
            right--;
        }
        
        return true;
    }
}

Python 实现

class Solution:
    def isPalindrome(self, s: str) -> bool:
        left, right = 0, len(s) - 1
        
        while left < right:
            # 跳过非字母数字字符
            while left < right and not s[left].isalnum():
                left += 1
            while left < right and not s[right].isalnum():
                right -= 1
            
            # 比较字符（忽略大小写）
            if s[left].lower() != s[right].lower():
                return False
            
            left += 1
            right -= 1
        
        return True

C++ 实现

class Solution {
public:
    bool isPalindrome(string s) {
        int left = 0, right = s.length() - 1;
        
        while (left < right) {
            // 跳过非字母数字字符
            while (left < right && !isalnum(s[left])) {
                left++;
            }
            while (left < right && !isalnum(s[right])) {
                right--;
            }
            
            // 比较字符（忽略大小写）
            if (tolower(s[left]) != tolower(s[right])) {
                return false;
            }
            
            left++;
            right--;
        }
        
        return true;
    }
};

执行结果

C# 实现

• 执行用时：72 ms
• 内存消耗：39.8 MB

Python 实现

• 执行用时：44 ms
• 内存消耗：16.8 MB

C++ 实现

• 执行用时：4 ms
• 内存消耗：7.3 MB

性能对比

语言	执行用时	内存消耗	特点
C#	72 ms	39.8 MB	执行速度适中，内存消耗较高
Python	44 ms	16.8 MB	执行速度适中，内存消耗适中
C++	4 ms	7.3 MB	执行速度最快，内存消耗最低

代码亮点

1. 🎯 使用双指针法高效判断回文串，避免了额外空间的使用
2. 💡 巧妙处理非字母数字字符，使用内置函数简化代码
3. 🔍 在比较字符时忽略大小写，符合题目要求
4. 🎨 代码结构清晰，逻辑简单易懂

常见错误分析

1. 🚫 忘记处理非字母数字字符，导致判断错误
2. 🚫 忽略大小写的处理，导致判断错误
3. 🚫 边界条件处理不当，如空字符串或只有一个字符的情况
4. 🚫 指针移动逻辑错误，导致死循环或越界

解法对比

解法	时间复杂度	空间复杂度	优点	缺点
双指针法	O(n)	O(1)	空间效率高，一次遍历完成	代码稍复杂
预处理 + 双指针	O(n)	O(n)	代码逻辑清晰	需要额外空间存储处理后的字符串
反转字符串比较	O(n)	O(n)	实现简单	空间效率低

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