曼切斯特算法-最长回文子串

参考:https://mp.weixin.qq.com/s/t7Q0slX3q8Qlhg8F8pXrZQ

基本概念

什么是最长回文子串?
从左往右和从右往左遍历字符串得到的字符串相等
或者说:以中间某个字符向两边扩展得到的字符串相等,也可能是以中间两个相等字符向外扩展得到的字符串相等

曼切斯特算法的核心
  • 暴力破解的方法
    以一个字符或者两个相等的字符向外扩展得到的字符串相等的思路:O(n^2)
  • 曼切斯特算法
    基本思想:善用之前已经计算过的回文字符串长度,利用对称性来减少计算的步骤,达到O(n)的是时间复杂度
    解题关键点:
    1. 奇数偶数个字符串能否统一,可以通过插入特殊字符串解决
    2. 每次要记录以当前字符串为中心的回文字符串长度,并记录目前为止向右延伸最长的回文字符串中心,这个信息在后续需要使用:主要是以它为中心,利用对称性来节省时间
    3. 如何利用2中的思路求解后面的回文字符串长度,分析如下,:
      假设目前以下标index为中心的回文字符串向右延伸最大,主要有以下几种情况:

    1). j、k1关于index对称且k1在在index的最右延伸范围之内
    - 如果j的最长回文字符串等于或超过了i的左边,则以k1为中心的回文字符串需要继续以index的最右边界往两边扩展找如图(2)(3)所示
    - 如果j的最长回文字符串未到达index的左边,则以k1为中心的回文字符串等于以j为中心的回文字符串,如图中(1)所示。你可以假设k1的回文字符串还能往外延伸,则根据对称性,以j为中心的回文字符串也能往外延伸,矛盾。
    2) k2在index的最右延伸范围之外,前面没有可用的信息了,只能往两边找了

曼切斯特算法-最长回文子串示意图.jpg
  1. 基于1、2、3就可以开始写代码了
代码实现
class Solution {
    
    public String longestPalindrome(String s) {
        if (s == null || s.length() <= 1) {
            return s;
        }

        /**
         * 第一步:特殊处理下字符串,处理成奇数个字符串
         */
        StringBuilder sb = new StringBuilder("#");
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            sb.append(s.charAt(i));
            sb.append("#");
        }
        String calS = sb.toString();

        int maxLen = 0;
        int maxIndex = 0;

        /**
         * 第二步:一个新数组记录以i为中心的最大字符字串的长度--dp[i]
         * 一个变量记录当前最右延伸的下标i--index
         * dp[i]向右延伸到i+dp[i]
         */
        int[] dp = new int[calS.length()];
        int index = 0;
        for (int i = 1; i < calS.length() - 1; i++) {
            //先看i是否在dp[index]+index范围内
            if(dp[index] + index > i){
                //则可以利用关于index对称的左侧,j=2*index-i,dp[j],看j-dp[j]与index-dp[index]的大小关系
                int j = 2*index - i;
                if(j- dp[j] > index -dp[index]){
                    //未超过index延伸的最左边
                    dp[i] = dp[j];
                } else{
                    //dp[i] = dp[j]; //【bug1】:dp[i]初始值不是dp[j],dp[j]也是可能超越index左边界往外延伸的
                    dp[i] = dp[index]+index-i; //i到index最右边的距离
                    //dp[i]需要从index延伸的最右边开始(不用包括最右边界)匹配
                    int rightStart = dp[index] + index + 1;
                    int leftStart = 2*i - rightStart;
                    while(rightStart < calS.length() && leftStart >= 0 && calS.charAt(leftStart) == calS.charAt(rightStart)){
                        dp[i]++;
                        rightStart++;
                        leftStart--;
                    }
                    //更新index
                    index = i;
                }
            } else{
                //暴力往两边扩展
                int rightStart = i+1;
                int leftStart = i-1;
                while(rightStart < calS.length() && leftStart >= 0 && calS.charAt(leftStart) == calS.charAt(rightStart)){
                    dp[i]++;
                    rightStart++;
                    leftStart--;
                }
                //更新index
                index = i;
            }
            //更新最大长度
            if(dp[i] > maxLen){
                maxIndex = i;
                maxLen = dp[i];
            }
        }
        /**
         * 因为做了特殊处理,所以需要特殊处理回到原字符串,假设起点为下标为x,则x=maxIndex-maxLen/2, 
         *举例子maxLen等于奇数或者偶数分别验证下
         */
        int startIndex = (maxIndex - maxLen)/2;

        return s.substring(startIndex, startIndex + maxLen);
    }
}

自己编码的过程中遇到的问题:对于图中的(2)、(3)情况,我直接初始化dp[i]=dp[j], 这样是不对的,因为dp[j]也是很有可能超过index覆盖的范围往两边延伸的,正确的应该是dp[i]=dp[index]+index-i.(自己好好体会下,就是i离index最右侧的距离)

  1. 对于manchester算法求最长回文字符串的一些思考
    manchester相对于暴力破解法的优势体现在什么情况下?
    这个跟字符串的规律有关:
    • 如果字符串的大部分回文字符串都不长,则manchester和暴力破解法时间复杂度相差不大
    • 如果字符串的大部分回文字符串较长,则manchester算法相对于暴力破解有很大的优势。因为后面回文字符串的求解可以很好的利用前面的回文字符串结果,节约时间。
最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 204,684评论 6 478
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 87,143评论 2 381
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 151,214评论 0 337
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,788评论 1 277
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,796评论 5 368
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,665评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,027评论 3 399
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,679评论 0 258
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 41,346评论 1 299
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,664评论 2 321
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,766评论 1 331
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,412评论 4 321
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,015评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,974评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,203评论 1 260
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,073评论 2 350
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,501评论 2 343

推荐阅读更多精彩内容

  • 上一篇KMP算法之后好几天都没有更新,今天介绍最长回文子串。 首先介绍一下什么叫回文串,就是正着读和倒着读的字符顺...
    zero_sr阅读 2,260评论 2 8
  • 最长回文子串——Manacher 算法 1. 问题定义 最长回文字符串问题:给定一个字符串,求它的最长回文子串长度...
    林大鹏阅读 2,737评论 0 6
  • 这次要记录的是一个经典的字符串的题目,也是一个经典的马拉车算法的实践。相信在很多地方都会考到或者问到这道题目,这道...
    柠檬乌冬面阅读 2,900评论 0 9
  • 子串:小于等于原字符串长度由原字符串中任意个连续字符组成的子序列 回文:关于中间字符对称的文法,即“aba”(单...
    scottzcw阅读 399评论 0 0
  • 关于悬疑片,对剧透的包容度肯定都低,但这部电影却容不得一点的剧透。就像买了一本《名侦探柯南》的漫画书,打开书一看,...
    小川_d87b阅读 399评论 0 0