【1】【leetcode-5】最长回文子串
给定一个字符串 s,找到 s 中最长的回文子串。你可以假设 s 的最大长度为 1000。
示例 1:
输入: "babad"
输出: "bab"
注意: "aba" 也是一个有效答案。
示例 2:
输入: "cbbd"
输出: "bb"
链接:https://leetcode-cn.com/problems/longest-palindromic-substring
解法 1: 暴力破解
暴力求解,列举所有的子串,判断是否为回文串,保存最长的回文串。
时间复杂度:两层 for 循环 O(n²)O(n²),for 循环里边判断是否为回文 O(n)O(n),所以时间复杂度为 O(n³)O(n³)。
空间复杂度:O(1)O(1),常数个变量。
我的解法:超时,加了break后勉强AC
class Solution {
public String longestPalindrome(String s) {
String max = "";
for (int i=0;i<s.length();i++) {
for (int j=0;j<=i;j++) {
if (isPalindrome(s.substring(j,i+1))) { //substring endindex 结尾处索引(不包括)
if (s.substring(j,i+1).length() > max.length()) {
max = s.substring(j,i+1);
}
break;
}
}
}
return max;
}
public boolean isPalindrome(String s) {
boolean flag = true;
for (int i=0;i<s.length()/2;i++) {
if (s.charAt(i) != s.charAt(s.length()-i-1)) {
flag = false;
break;
}
}
return flag;
}
}
解法 2: 动态规划(重点)
解法一的暴力解法时间复杂度太高,在 leetCode 上并不能 AC。我们可以考虑,去掉一些暴力解法中重复的判断。我们可以基于下边的发现,进行改进。
时间复杂度:两层循环 O(n²)O(n²)。去掉了判断是否回文串的那层循环,改为用dp数组空间换时间
空间复杂度:用二维数组 PP 保存每个子串的情况 O(n²)O(n²)。
首先定义P(i,j)。
所以如果我们想知道 P(i,j)P(i,j)的情况,不需要调用判断回文串的函数了,只需要知道 P(i + 1,j - 1)P(i+1,j−1)的情况就可以了,这样时间复杂度就少了 O(n)O(n)。因此我们可以用动态规划的方法,空间换时间,把已经求出的 P(i,j)P(i,j)存储起来。
如果 S[i+1,j-1]S[i+1,j−1] 是回文串,那么只要 S[ i ]S[i] == $S[ j ] $,就可以确定 S[i,j]S[i,j]也是回文串了。
求 长度为 11 和长度为 22 的 P(i,j)P(i,j) 时不能用上边的公式,因为我们代入公式后会遇到 P[i][j]P[i][j] 中 i > j 的情况,比如求 P[1][2]P[1][2] 的话,我们需要知道 P[1+1][2-1]=P[2][1]P[1+1][2−1]=P[2][1] ,而 P[2][1]P[2][1] 代表着 S[2,1]S[2,1] 是不是回文串,显然是不对的,所以我们需要单独判断。
所以我们先初始化长度是 11 的回文串的 P [ i , j ]P[i,j],这样利用上边提出的公式 P(i,j)=(P(i+1,j-1)\&\&S[i]==S[j])P(i,j)=(P(i+1,j−1)&&S[i]==S[j]),然后两边向外各扩充一个字符,长度为 33 的,为 55 的,所有奇数长度的就都求出来了。
同理,初始化长度是 22 的回文串 P [ i , i + 1 ]P[i,i+1],利用公式,长度为 44 的,66 的所有偶数长度的就都求出来了。
public String longestPalindrome(String s) {
int length = s.length();
boolean[][] P = new boolean[length][length];
int maxLen = 0;
String maxPal = "";
for (int len = 1; len <= length; len++) //遍历所有的长度
for (int start = 0; start < length; start++) {
int end = start + len - 1;
if (end >= length) //下标已经越界,结束本次循环
break;
P[start][end] = (len == 1 || len == 2 || P[start + 1][end - 1]) && s.charAt(start) == s.charAt(end); //长度为 1 和 2 的单独判断下
if (P[start][end] && len > maxLen) {
maxPal = s.substring(start, end + 1);
}
}
return maxPal;
}
参考代码 2:
public class Solution { public String longestPalindrome(String s) {
int len = s.length();
if (len <= 1) {
return s;
}
int longestPalindrome = 1;
String longestPalindromeStr = s.substring(0, 1);
boolean[][] dp = new boolean[len][len];
// abcdedcba
// l r
// 如果 dp[l, r] = true 那么 dp[l + 1, r - 1] 也一定为 true
// 关键在这里:[l + 1, r - 1] 一定至少有 2 个元素才有判断的必要
// 因为如果 [l + 1, r - 1] 只有一个元素,不用判断,一定是回文串
// 如果 [l + 1, r - 1] 表示的区间为空,不用判断,也一定是回文串
// [l + 1, r - 1] 一定至少有 2 个元素 等价于 l + 1 < r - 1,即 r - l > 2 // 写代码的时候这样写:如果 [l + 1, r - 1] 的元素小于等于 1 个,即 r - l <= 2 ,就不用做判断了 // 因为只有 1 个字符的情况在最开始做了判断
// 左边界一定要比右边界小,因此右边界从 1 开始
for (int r = 1; r < len; r++) {
for (int l = 0; l < r; l++) {
// 区间应该慢慢放大
// 状态转移方程:如果头尾字符相等并且中间也是回文
// 在头尾字符相等的前提下,如果收缩以后不构成区间(最多只有 1 个元素),直接返回 True 即可
// 否则要继续看收缩以后的区间的回文性
// 重点理解 or 的短路性质在这里的作用
if (s.charAt(l) == s.charAt(r) && (r - l <= 2 || dp[l + 1][r - 1])) {
dp[l][r] = true;
if (r - l + 1 > longestPalindrome) {
longestPalindrome = r - l + 1;
longestPalindromeStr = s.substring(l, r + 1);
}
}
}
}
return longestPalindromeStr;
}
}
解法 4: 扩展中心
时间复杂度:O(n²)O(n²)。
空间复杂度:O(1)O(1)。
我们知道回文串一定是对称的,所以我们可以每次循环选择一个中心,进行左右扩展,判断左右字符是否相等即可。
由于存在奇数的字符串和偶数的字符串,所以我们需要从一个字符开始扩展,或者从两个字符之间开始扩展,所以总共有 n+n-1 个中心。
public String longestPalindrome(String s) {
if (s == null || s.length() < 1) return "";
int start = 0, end = 0;
for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
int len1 = expandAroundCenter(s, i, i);
int len2 = expandAroundCenter(s, i, i + 1);
int len = Math.max(len1, len2);
if (len > end - start) {
start = i - (len - 1) / 2;
end = i + len / 2;
}
}
return s.substring(start, end + 1);
} private int expandAroundCenter(String s, int left, int right) {
int L = left, R = right;
while (L >= 0 && R < s.length() && s.charAt(L) == s.charAt(R)) {
L--;
R++;
}
return R - L - 1;
}
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