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lintcode最长回文子串(Manacher算法)
阅读量:6579 次
发布时间:2019-06-24

本文共 2425 字,大约阅读时间需要 8 分钟。

题目来自lintcode, 链接:

v最长回文子串 

给出一个字符串(假设长度最长为1000),求出它的最长回文子串,你可以假定只有一个满足条件的最长回文串。

v样例

给出字符串 "abcdzdcab",它的最长回文子串为 "cdzdc"

v挑战

O(n2) 时间复杂度的算法是可以接受的,如果你能用 O(n) 的算法那自然更好。

 

v一. 首先给出O(n^2)的算法

思路:dp[i][k]表示第i个位置开始长度为k的串的最大回文串的长度, j=i+k-1

     当 s[i] == s[j] && dp[i+1][k-2] == k-2,  dp[i][k] = dp[i+1][k-2] + 2;

     否则  dp[i][k] = max(dp[i+1][k-1], dp[i][k-1]);

     并记录dp[i][k]的最大值,最后找到最长回文子串的区间。

int dp[1005][1005];    string longestPalindrome(string& s) {        // Write your code here        O(n^2)        int len = s.size();        memset(dp, 0, sizeof(dp));        for(int i=0; i

v二.然后看一下复杂度为O(n)的Manacher算法

v2.1 先说一下这个算法的思想:

  用一个数组 P[i] 来记录以字符S[i]为中心的最长回文子串向左/右扩张的长度(包括S[i])。

v2.2 算法基本要点:

  这个算法不能求出最长回文串长度为偶数回文串。用一个非常巧妙的方式,将所有可能的奇数/偶数长度的回文子串都转换成了奇数长度:在相邻两个字符之间插入一个特殊的符号。比如 abba 变成 a#b#b#a。 为了进一步减少编码的复杂度,可以在字符串的开始加入另一个特殊字符,这样就不用特殊处理越界问题,比如$a#b#b#a。

v2.3 具体说一个例子:

  S[]     1  #  2  #  2  #  1  #  2  #  3  #  2  #  1

P[]     1  1   2  1  2   1  4  1  2  1  5  1   2  1  1
(p.s. 可以看出,P[i]-1正好是原字符串中回文串的总长度)

v2.4 为啥要对字符串进行处理(插入'#')

如果不对字符进行处理, 对于最长回文串为偶数的情况下:

  S[]     1  2  1  1  2  1

P[]     1  2  1  1  2  1

对字符进行处理,对于最长回文串为偶数的情况下:

  S[]     1  #  2  #  1  #  1  #  2  #  1

P[]     1  1   3  1  2  6   2  1  3  1  1

可见不对字符进行处理,对于最长回文串为偶数的情况是不能得到最大的回文串的长度。

v2.5 如何计算P数组的值:

  算法增加两个辅助变量id和mx,其中id表示最大回文子串中心的位置,mx则为id+P[id],也就是最大回文子串的边界。

  当 mx - i > P[j] 的时候,以S[j]为中心的回文子串包含在以S[id]为中心的回文子串中,由于 i 和 j 对称,以S[i]为中心的回文子串必然包含在以S[id]为中心的回文子串中,所以必有 P[i] = P[j],见下图。

              

  当 P[j] > mx - i 的时候以S[j]为中心的回文子串不完全包含于以S[id]为中心的回文子串中,但是基于对称性可知,下图中两个绿框所包围的部分是相同的,也就是说以S[i]为中心的回文子串,其向右至少会扩张到mx的位置,也就是说 P[i] >= mx - i。至于mx之后的部分是否对称,就只能一个一个匹配了。

              

  对于 mx <= i 的情况,无法对 P[i]做更多的假设,只能P[i] = 1,然后再去匹配了。

v2.6 寻找最大长度的回文子串:

  看一种情况:

    S[]     1  #  2  #  2  

P[]     1  1   2  2  1 

  首先, P中的最大值为2,但是最大值有两个,我们应该选择哪一个?其实,如果P中的最大值对应的字符不是'#',显然不能得到最大长度的回文串。所以当我们遇到这种情况时(maxP == P[i] && S[i]=='#')要更新最大值所在位置。

v2.7 最后代码:

class Solution {public:    /**     * @param s input string     * @return the longest palindromic substring     */    string manacher(string& str){        int *p = new int[str.size()]();        memset(p, 0, sizeof(p));        int mx = 0, id = 0;        for(int i=1; i
i) p[i] = min(p[2*id-i], mx-i); else p[i] = 1; while(str[i - p[i]] == str[i + p[i]]) ++p[i]; if(i + p[i] > mx){ mx = i + p[i]; id = i; } } //寻找数组P中的最大值的位置 int maxP = 0; for(int i=1; i

 

转载地址:http://ixbno.baihongyu.com/

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