Leetcode——5最长回文子串

5.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"

【思路】

解决这类 “最优子结构” 问题,可以考虑使用 “动态规划”:

1、定义 “状态”;
2、找到 “状态转移方程”。

记号说明: 下文中,使用记号 s[l, r] 表示原始字符串的一个子串,l、r 分别是区间的左右边界的索引值,使用左闭、右闭区间表示左右边界可以取到。举个例子,当 s = ‘babad’ 时,s[0, 1] = ‘ba’ ,s[2, 4] = ‘bad’。

1、定义 “状态”,这里 “状态”数组是二维数组。

dp[l][r] 表示子串 s[l, r](包括区间左右端点)是否构成回文串,是一个二维布尔型数组。即如果子串 s[l, r] 是回文串,那么 dp[l][r] = true。

2、找到 “状态转移方程”。

首先,我们很清楚一个事实:

1、当子串只包含 11 个字符,它一定是回文子串;

2、当子串包含 2 个以上字符的时候:如果 s[l, r] 是一个回文串,例如 “abccba”,那么这个回文串两边各往里面收缩一个字符(如果可以的话)的子串 s[l + 1, r - 1] 也一定是回文串,即:如果 dp[l][r] == true 成立,一定有 dp[l + 1][r - 1] = true 成立。

根据这一点,我们可以知道,给出一个子串 s[l, r] ,如果 s[l] != s[r],那么这个子串就一定不是回文串。如果 s[l] == s[r] 成立,就接着判断 s[l + 1] 与 s[r - 1],这很像中心扩散法的逆方法。

事实上,当 s[l] == s[r] 成立的时候,dp[l][r] 的值由 dp[l + 1][r - l] 决定,这一点也不难思考:当左右边界字符串相等的时候,整个字符串是否是回文就完全由“原字符串去掉左右边界”的子串是否回文决定。但是这里还需要再多考虑一点点:“原字符串去掉左右边界”的子串的边界情况。

1、当原字符串的元素个数为 3 个的时候,如果左右边界相等,那么去掉它们以后,只剩下 1 个字符,它一定是回文串,故原字符串也一定是回文串;

2、当原字符串的元素个数为 2个的时候,如果左右边界相等,那么去掉它们以后,只剩下 0个字符,显然原字符串也一定是回文串。

把上面两点归纳一下,只要 s[l + 1, r - 1] 至少包含两个元素,就有必要继续做判断,否则直接根据左右边界是否相等就能得到原字符串的回文性。而“s[l + 1, r - 1] 至少包含两个元素”等价于 l + 1 < r - 1,整理得 l - r < -2,或者 r - l > 2。

综上,如果一个字符串的左右边界相等,以下二者之一成立即可: 1、去掉左右边界以后的字符串不构成区间,即“ s[l + 1, r - 1] 至少包含两个元素”的反面,即 l - r >= -2,或者 r - l <= 2; 2、去掉左右边界以后的字符串是回文串,具体说,它的回文性决定了原字符串的回文性。

于是整理成“状态转移方程”:

dp[l, r] = (s[l] == s[r] and (l - r >= -2 or dp[l + 1, r - 1]))
或者

dp[l, r] = (s[l] == s[r] and (r - l <= 2 or dp[l + 1, r - 1]))
编码实现细节:因为要构成子串 l 一定小于等于 r ,我们只关心 “状态”数组“上三角”的那部分取值。理解上面的“状态转移方程”中的 (r - l <= 2 or dp[l + 1, r - 1]) 这部分是关键,因为 or 是短路运算,因此,如果收缩以后不构成区间,那么就没有必要看继续 dp[l + 1, r - 1] 的取值。

参考链接:https://leetcode-cn.com/problems/two-sum/solution/zhong-xin-kuo-san-dong-tai-gui-hua-by-liweiwei1419/

【实现代码】

package leetcode_50;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Scanner;

public class Leetcode_5_2 {

	public static void main(String[] args){
		Scanner sc=new Scanner(System.in);
		String s=sc.nextLine();
		String result;
		result=longestPalindrome(s);
		System.out.print(result);

	}

	private static String longestPalindrome(String s) {
		int len=s.length();
		if(len<=1){
			return s;
		}
		int longestPalindrome=1;
		String longstr=s.substring(0,1);
		boolean[][] dp=new boolean[len][len];
		for(int r=1;r<len;r++){
			for(int l=0;l<r;l++){
				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;
						longstr=s.substring(l,r+1);
					}
				}
			}
		}
		return longstr;
	}
}

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