5. Longest Palindromic Substring

本文深入探讨了解决最长回文字符串问题的两种算法:二维动态规划(DP)与空间优化DP。详细解释了每种方法的原理、实现及优缺点,旨在帮助开发者掌握解决此类经典面试题目的技巧。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

求最长回文字符串是面试时候的经典问题。今天,介绍两种解法,第一种为二维的DP,时间,空间复杂度均为O(N^2)。第二种为更普遍的一种解法,时间复杂度为O(N^2),空间复杂度为O(1)。首先介绍二维DP,在做这道题的时候,我一开始就想用DP来做,但是当时只考虑到了一维DP,结果死活找不出递推方程。后来参考了别人的答案,才知道二维DP到底怎么做。在二维DP的时候,需要开辟一个二维数组,我发现当使用动态内存的时候,也就是通过new来开辟堆内存时,程序死活通不过,总是报TLE或者OOM。当使用栈内存时候,才顺利通过。大概leetcode对于堆内存的使用,是有着比较严格的限制的。

对于二维DP来说:

定义函数d[i][j]为bool值,定义子字符串(i, j)是否是回文字符串。
首先找个例子,比如s="abccb", 在这里,需要注意的一点是,在做DP或者其他算法题目时,不妨从相关例子中归纳推理出最后的解法。
    s =    a  b  c  c  b
Index = 0  1  2  3  4

d[0][0] = true  // 单个字符都是回文字符串
d[0][1] = s[0] == s[1]    , d[1][1] = true
d[0][2] = s[0] == s[2] && d[1][1], d[1][2] = s[1] == s[2] , d[2][2] = true
d[0][3] = s[0] == s[3] && d[1][2], d[1][3] = s[1] == s[3] && d[2][2] , d[2][3] =s[2] ==s[3],  d[3][3]=true       
......................
由此就可以推导出规律

  1. d[i][j]是个boolean数值,表示(i, j)这个substring是不是回文字符串。
  2. d[i][j]
    • 递推方程为:当d[i+1][j-1]为真,并且A[i]=A[j]的情况下,d[i][j]为真,否则为假。
    • 边界情况为:当i+1>j-1并且i<=j,也就是说i==j或者i==j-1时:
      • 当i == j时,d[i][j] = 1(一个字母肯定是回文字符串)
      • 当i == j – 1时,说明两个字符是连着的,看A[i]是否等于A[j]。等于的话,为真,否则为假。
  3. 这个题的坑爹之处在于正常i从0~last, j从0~last那么循环不行。因为d[i][j]用到了d[i + 1][j – 1],说明i要从后往前,j则要从前往后。导致二层循环是下面的顺序。在此处需要注意的一点是,此题在求解递归方程,对于for循环的处理方法为我们在求解其他DP问题时,提供了一种很好的处理i和j是从小到大还是从大到小计算的一种很好的提醒。
    for (int i = last; i >= 0; i–)
    for(int j = i; j  <= last; j++)。
DP的代码如下所示:
string longestPalindrome(string s) {
        int len = (int)s.length();
        int max = 0, start = 0;
        int i, j;
        bool table[len][len]; // 目前的标准支持VLA,也就是<span style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: arial; font-size: 13px; line-height: 20.0200004577637px;">Variable Length Array。</span>
<span style="white-space:pre">	</span>//注意,在这里,使用memset来进行初始化,也就是把table中所有的字节,按照字节,都初始化为0。如果使用初始化列表={false}的形式,耗费的时间将会变大。另外如果将memset中的0改为false,耗费的时间也会变大。
        memset(table, 0, len*len*sizeof(bool));
        
        for (i=len-1; i>=0; i--) {
            for (j=i; j<len; j++) {
                if (s.at(i) == s.at(j) && (j-i<=2 || table[i+1][j-1])) { // 这行判断语句,比较tricky。仔细理解。
                    table[i][j] = true;
                    if (j-i+1 > max) {
                        max = j-i+1;
                        start = i;
                        
                    }
                }
                        
            }
        }
        return s.substr(start, max);
    }

另外一种方法,更容易理解。对于字符串s中的每个字符t,我们以其为中间字符向两边进行搜索,直至遇到两个字符不相等,或者越过字符串边界。对于字符串t来说,当其为中心字符时,有两种情况。第一种为abtba形式。另外一种为abttba形式。代码如下:
    string longestPalindrome(string s) {
        int len = (int)s.length();
        string result = "";
        string str;
        for (int i=0; i<len; i++) {
            str = getLongPal(s, i, i);
            if (str.length() > result.length()) {
                result = str;
            }
            
            str = getLongPal(s, i, i+1);
            if (str.length() > result.length()) {
                result = str;
            }
        }
        return result;
    }
    string getLongPal(string& s, int start, int end) {
        while (start >= 0 && end < s.length() && s.at(start) == s.at(end)) {
            start--;
            end++;
        }
        return s.substr(start+1, end-start-1);
    }


评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值