Problem:
Given a string S, find the longest palindromic substring in S. You may assume that the maximum length of S is 1000, and there exists one unique longest palindromic substring.
分析:
最长回文子串问题也是一个经典算法问题了,前段时间笔试的时候也碰到过,这里就不一一列举暴力法等方法了,以下会简要介绍最终的方法,如果大家想更为深入的了解,我以下也贴上了链接。
以下空间复杂度和时间复杂度均为O(n),主要为Part II的简要翻译。
思路:
复杂度为O(n),即指遍历一遍数组,因而必须创建一数组保存已走过字符的长度信息(之前每个字符的最长回文串)。
同时,如”aba“最长回文长度为3,中心为’b';”aa“最长回文长度为2,中心却是两字符中心,如此在统计长度时,需对奇偶串长分别比较,有什么办法使其统一吗?——插入特殊字符,如‘#’,”aba“为”#a#b#a#“,”aa“为”#a#a#“,如此,奇偶情况的最长长度都分别有了对应的中心。具体如下:
1 、在各个字符间插入特殊字符‘#',将字符S转换为T,如S = “abaaba", T = "#a#b#a#a#b#a#”。
2、定义数组P[length],其中P[i]表示以Ti为中心的最长回文长度的一半(因为T添加了字符’#‘,故其一般即为S中最长回文子串,也即Ti最长边界到Ti的距离)
如:
T = # a # b # a # a # b # a #
P = 0 1 0 3 0 1 6 1 0 3 0 1 0
P中最长的长度为6,而6即为S的最长回文子串。显然,当长度为偶数时,在T中对应的是’#‘;为奇数时,对应的是原有字符,这也就是为何要添加附加字符的原因——统一奇偶情况。
下面问题的关键即为如何得到P数组。
假设现在已经遍历到i = 13的位置,原字符串S的最长回文长度在T中对应位置C = 11,对应原字符串S的长度为9,字符串为”abcbabcba“。C的两边界分别为L = 2,R = 20;i关于C对应的位置为i' = 9。现在如何确定P[i]的大小呢?
图中,i'下方的绿色实线表明了关于i'为中心的左右边界,又i'边界被包含在L、R之间,故i下方的绿色实线区域也一定是对称的。(即i'、i以C对称,i'为中心的长度边缘小于边界L、R,则P[i] = P[i']),令P[i] = p[i'] = 1。
下面讨论另一种情况(即i'、i以C对称,i'为中心的长度边缘超出边界L或R),如下图
假设现在已经遍历到i = 15的位置,原字符串S的最长回文长度在T中对应位置C = 11,对应原字符串S的长度为9,字符串为”abcbabcba“。C的两边界分别为L = 2,R = 20;i关于C对应的位置为i' = 7。
图中绿色实线表示i、i'为中心在边界L、R内一定对称的区域;红色实线表示超出边界L、R可能无法保证i对称的区域;绿色虚线表示横跨C的区域。
显然,我们只能判定绿色实线部分一定对称,即P[i] >= 5,但余下部分是否匹配我们则需要一一比较。
综上,得出以下结论:
if P[ i’ ] ≤ R – i,
then P[ i ] ← P[ i’ ]
else P[ i ] ≥ P[ i’ ]. (Which we have to expand past the right edge (R) to find P[ i ].
剩下一步更新C的位置则变得容易,当当前位置i的边界超过原有R则需要更新,即
if P[i] + i > R
C = i;
R = i + P[i].
AC Code(C++):
class Solution {
public:
//88 / 88 test cases passed.
//Runtime: 18 ms
string longestPalindrome(string s) {
if (s.size() < 2) {
return s;
}
//将字符串变为需要的形式
string pStr;
for (int i = 0; i < s.size(); ++i) {
pStr.push_back('#');
pStr.push_back(s[i]);
}
pStr.push_back('#');
//寻找回文
int length = (int)pStr.size();
int *arrIndex = new int[length];//每个下标对应的回文长度,P
int mid = 0;//回文子串的中心位置,C
int mx = 0;//回文子串的边界,R
int maxIndex = 0;
int maxLength = 0;
for (int i = 0; i < length; ++i) {
arrIndex[i] = 0;
int mirror = (mid << 1) - i;//i关于中心的对称位置,i'
if (mx > i) {//是否超出边界
arrIndex[i] = (arrIndex[mirror] < mx - i) ? arrIndex[i] : mx - i;
}
while ((i + arrIndex[i] + 1) < length && (i - arrIndex[i] - 1) >= 0 && pStr[i + arrIndex[i] + 1] == pStr[i - arrIndex[i] - 1]) {
++arrIndex[i];
}
if (arrIndex[i] + i > mx) {//如果边缘超出了当前,需要更新
mid = i;
mx = i + arrIndex[i];
}
if (arrIndex[i] > maxLength) {
maxLength = arrIndex[i];
maxIndex = (i - 1) >> 1;
}
}
delete[] arrIndex;
string outputStr(s, maxIndex - (maxLength - 1)/2, maxLength);
return outputStr;
}
};