5. 最长回文子串【dp】

题目:https://leetcode-cn.com/problems/longest-palindromic-substring/
给你一个字符串 s,找到 s 中最长的回文子串。

我的方法一:动态规划

一看到最长、最优、最少等字眼,一般就是动态规划来解决。

步骤

  1. 确认子问题
    1.1 最后一步:最大回文或者包括最后一个字符,或者不包括最后一个字符;
    1.2 子问题: 加上最后一个字符后,或者最长回文还是没加最后一个字符对应的最长回文,或者是以最后一个字符为结尾的更长的回文
  2. 转移方程
    dp[n] = max(dp[n-1], 以最后一个字符为结尾的最大回文)
  3. 边界条件和初始条件
    3.1 当字符串为空时,直接返回空
    3.2 dp[n]代表的意义指以第n位字符为结尾的字符串的最大回文,所以n从0开始,最大是s.size()-1
    3.3 求以最后一个字符为结尾的最大回文时,如果已经发现长度已经小于了dp[n-1]的长度,那么直接停止即可;
    3.4 初始条件,dp[0] = s[0]
  4. 计算顺序
    dp[0] dp[1] dp[n]

复杂度

时间复杂度:O(nlogn),因为需要计算n次是O(n),另外每次查找以最后一个字符为结尾的回文复杂度是O(n),由于需要计算的长度从0依次变为n,所以实际复杂度是O(logn),所以总体时间复杂度是O(nlogn) = O(n)*O(logn)
空间复杂度:O(n),因为dp数组的长度是n

代码

class Solution {
public:
    string longestPalindrome(string s) {
        if(s.size() == 0){
            return "";
        }

        vector<string> dp(s.size());
        const char* str = s.c_str();
        int size = s.size();
        dp[0] = string(str, str+1);

        //dp[n] = max(dp[n-1], ***);

        int left = 0;
        for(int i = 1; i<size; i++){
            left = 0;
            while(left<i){
                if(isMirror(str, left, i)){
                    break;
                }

                left++;
            }
            
            if(i-left+1 > dp[i-1].size()){
                dp[i] = string(str+left, str+i+1);
            }else{
                dp[i] = dp[i-1];
            }
        }

        return dp[size-1];
    }

private:
    bool isMirror(const char* str, int left, int right){
        while(left<right){
            if(str[left] != str[right]){
                return false;
            }
            left++;
            right--;
        }

        return true;
    }
};

优化

由于dp[n]只和前一个有关,所以没有必要保留更前面的结果,所以用一个字符串保存当前的最大回文字符串即可,这样空间复杂度从O(n)降为了O(1),实际结果从30M降到了24M。

class Solution {
public:
    string longestPalindrome(string s) {
        if(s.size() == 0){
            return "";
        }

        const char* str = s.c_str();
        int size = s.size();

        string max_loop_str = string(str, str+1);
        //dp[n] = max(dp[n-1], ***);

        int left = 0;
        for(int i = 1; i<size; i++){
            left = 0;
            while(left<i){
                if(isMirror(str, left, i)){
                    break;
                }

                left++;
            }
            
            if(i-left+1 > max_loop_str.size()){
                max_loop_str = string(str+left, str+i+1);
            }
        }

        return max_loop_str;
    }

private:
    bool isMirror(const char* str, int left, int right){
        while(left<right){
            if(str[left] != str[right]){
                return false;
            }
            left++;
            right--;
        }

        return true;
    }
};

其他优化方法

时间O(n)的算法:https://leetcode-cn.com/problems/longest-palindromic-substring/solution/zui-chang-hui-wen-zi-chuan-by-leetcode-solution/

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