代码随想录训练营第57天|LeetCode 647. 回文子串、516.最长回文子序列

参考

代码随想录

题目一:LeetCode 647. 回文子串

如果用暴力求解,两层for循环加一层判断,两个遍历指针i和j构成一个区间,每次判断这个区间内的字符串是否为回文串,这样的求法时间复杂度为O(n^3)。这里使用动态规划可以将判断i和j区间的字符串是否为回文串的时间复杂度降为O(1).
代码随想录训练营第57天|LeetCode 647. 回文子串、516.最长回文子序列_第1张图片
如上图所示,如果使用暴力解法,那么需要遍历[i,j]区间中的每个字符,但使用动态规划就不需要遍历这个区间内的所有字符了,只需要判断s[i]和s[j]是否相等,前提是要先记录[i+1,j-1]区间内的情况,因此需要占用额外的空间,也就是用空间换取时间的方法。因为判断[i,j]区间的字符串是否为回文串就需要先知道[i+1,j-1]区间内的字符串是否为回文串,因此整个区间要先从最右边开始“扩张”,即i从最右边开始向左移动,j指针从i开始向右移动。

  1. 确定dp数组下标及其含义
    dp[i][j]:如果[i,j]区间内的字符串为回文串,则dp[i][j]为true,否则为false。

  2. 确定递推公式

  • 如果s[i] != s[j],则[i,j]内的字符串必定不是回文串,即dp[i][j] = false.
  • 如果s[i] == s[j],则需要分为三种情况:
    (1)i == j,即区间内只有一个字符,因此dp[i][j] = true
    (2)i + 1 = j,即区间内只有两个字符,因此是回文串,dp[i][j] = true
    (3)i + 1 < j,即区间内多于两个字符,此时是否为回文串要看dp[i+1][j-1],如果dp[i+1][j-1]为true,则是回文串,否则不是

综上所述,递推公式的代码实现为:

if(s[i] != s[j])
   dp[i][j] = false;
else{
    if(i == j || i + 1 == j || ((i + 1 < j) && dp[i+1][j-1] == true)){	//三种为true的情况
        dp[i][j] = true;
        result ++;
    }
    else
        dp[i][j] = false;
}
  1. 确定遍历顺序
    从之前的分析就提到,[i,j]区间内字符串的判断可能要依赖[i+1,j-1]区间的判断结果,因此整个区间必定是要从最右边开始向左移动,因此i从大到小,j从i开始递增。

  2. 初始化dp数组
    根据递推公式,似乎需要初始化dp数组,但其实可以不初始化,因为只有[i,j]区间内的元素多于两个时候才需要用到dp[i+1][j-1],当[i,j]区间只有一个或两个元素的时候直接就能得到结论,因此可以看作初始化过程已经包含在遍历过程中了,因此不需要额外初始化。

  3. 举例推导dp数组
    代码随想录训练营第57天|LeetCode 647. 回文子串、516.最长回文子序列_第2张图片
    可以看出,因为i <= j,因此dp数组只用到了对角线及右上半部分,图中有6个true,因此有6个回文子串。

完整的代码实现如下:

class Solution {
public:
    int countSubstrings(string s) {
        int result = 0;
        vector<vector<bool>> dp(s.size(), vector<bool>(s.size()));
        for(int i = s.size(); i >= 0; i--){
            for(int j = i; j < s.size(); j++){
                if(s[i] != s[j])
                    dp[i][j] = false;
                else{
                    if(i == j || i + 1 == j || ((i + 1 < j) && dp[i+1][j-1] == true)){	//三种为true的情况
                        dp[i][j] = true;
                        result ++;
                    }
                    else
                        dp[i][j] = false;
                }
            }
        }
        return result;
    }
};

题目二:LeetCode 516.最长回文子序列

  1. 确定dp数组下标及其含义
    dp[i][j]:字符串s中[i,j]区间构成的字符串中的最长回文子串的长度为dp[i][j]。

  2. 确定递推公式

  • 如果s[i] == s[j],则dp[i][j] = dp[i+1][j-1] + 2,其中的加2就是新加入的两个相等的字符
  • 如果s[i] != s[j],说明同时加入s[i]和s[j]并不能增加回文子序列的长度,那么如果加入s[i],则回文串的最大长度为dp[i][j-1],如果加入s[j],那么dp[i+1][j],最终要取最大,即dp[i][j] = max(dp[i][j-1],dp[i+1][j]。为什么do[i][j] = dp[i-1][j-1]的情况?因为dp[i][j] <= dp[i][j-1]且dp[i][j] <= dp[i+1][j],因此dp[i][j-1]和dp[i+1][j]已经涵盖了dp[i-1][j-1]。

代码如下:

if(s[i] == s[j])
	dp[i][j] = dp[i+1][j-1] + 2;
else
	dp[i][j] = max(dp[i+1][j],dp[i][j-1]);
  1. 初始化dp数组
    初始化要结合下图理解。因为要满足i <= j,所以似乎do数组只有下图中的阴影部分有用。
    代码随想录训练营第57天|LeetCode 647. 回文子串、516.最长回文子序列_第3张图片
    根据递推关系,dp[i][j]会涉及到下图中的几个区域:
    代码随想录训练营第57天|LeetCode 647. 回文子串、516.最长回文子序列_第4张图片
    当i == j或者i + 1 = j,即区间中只有一个或者两个字符,此时dp[i][j]所依赖的元素就会在对角线的左下半部分,如下图所示:
    代码随想录训练营第57天|LeetCode 647. 回文子串、516.最长回文子序列_第5张图片
    因为当i == j时,dp[i][j]确定等于1,因此在初始化时就将i == j的情况赋值,在遍历时就不考虑了。
    当i + 1 == j时,区间内有两个字符,如果两个字符相等,则dp[i][j] = 2,否则dp[i][j] = 1。套用递推公式,如果s[i] == s[j],则dp[i][j] = dp[i+1][j-1] + 2 = 2,推出dp[i+1][j-1] = 0,根据 i + 1 == j,dp[i+1][j-1]是下图中的阴影部分,这部分应该初始化为0。
    代码随想录训练营第57天|LeetCode 647. 回文子串、516.最长回文子序列_第6张图片
    如果s[i] != s[j],则dp[i][j] = max(dp[i+1][j],dp[i][j-1]) = 1,同样因为 i + 1 == j,所以此时的dp[i+1][j]和dp[i][j-1]是dp数组的对角线,所以对角线应该初始化为1,和只有一个元素时的情况一样,没有矛盾,所以可以一起处理。

综上所述,dp数组的初始化如下图所示(其余不用初始化):
代码随想录训练营第57天|LeetCode 647. 回文子串、516.最长回文子序列_第7张图片
为了方便,其余都初始化为0。

  1. 确定遍历顺序
    根据递推公式的依赖关系(如下图所示),i要从大到小,j要从小到大。
    代码随想录训练营第57天|LeetCode 647. 回文子串、516.最长回文子序列_第8张图片
  2. 举例推导dp数组
    代码随想录训练营第57天|LeetCode 647. 回文子串、516.最长回文子序列_第9张图片
    完整的代码实现如下:
class Solution {
public:
    int longestPalindromeSubseq(string s) {
        vector<vector<int>> dp(s.size(), vector<int>(s.size(), 0));
        for(int i = 0; i < s.size(); i++)   dp[i][i] = 1;
        for(int i = s.size()-1; i >= 0; i--){
            for(int j = i + 1; j < s.size(); j++){
                if(s[i] == s[j])
                    dp[i][j] = dp[i+1][j-1] + 2;
                else
                    dp[i][j] = max(dp[i+1][j],dp[i][j-1]);
            }
        }
        return dp[0].back();
    }
};

你可能感兴趣的:(代码随想录训练营,leetcode,算法,动态规划)