Python實(shí)現(xiàn)常見(jiàn)的回文字符串算法
回文
利用python 自帶的翻轉(zhuǎn) 函數(shù) reversed()
def is_plalindrome(string): return string == ''.join(list(reversed(string)))`
自己實(shí)現(xiàn)
def is_plalindrome(string): string = list(string) length = len(string) left = 0 right = length - 1 while left < right: if string[left] != string[right]: return False left += 1 right -= 1 return True
最長(zhǎng)的回文子串
暴力破解
暴力破解,枚舉所有的子串,對(duì)每個(gè)子串判斷是否為回文, 時(shí)間復(fù)雜度為 O(n^3)
動(dòng)態(tài)規(guī)劃
def solution(s): s = list(s) l = len(s) dp = [[0] * l for i in range(l)] for i in range(l): dp[i][i] = True # 當(dāng) k = 2時(shí)要用到 dp[i][i - 1] = True resLeft = 0 resRight = 0 # 枚舉子串的長(zhǎng)度 for k in range(2, l+1): # 子串的起始位置 for i in range(0, l-k+1): j = i + k - 1 if s[i] == s[j] and dp[i + 1][j - 1]: dp[i][j] = True # 保存最長(zhǎng)的回文起點(diǎn)和終點(diǎn) if resRight - resLeft + 1 < k: resLeft = i resRight = j return ''.join(s[resLeft:resRight+1])
時(shí)間復(fù)雜度為 O(n^2), 空間復(fù)雜度為 O(n^2)
Manacher 算法
Manacher 算法首先對(duì)字符串做一個(gè)預(yù)處理,使得所有的串都是奇數(shù)長(zhǎng)度, 插入的是同樣的符號(hào)且符號(hào)不存在與原串中,串的回文性不受影響
aba => #a#b#a#abab => #a#b#a#b#`
我們把回文串中最右位置與其對(duì)稱軸的距離稱為回文半徑,Manacher 算法定義了一個(gè)回文半徑數(shù)組 RL,RL[i]表示以第 i 個(gè)字符為對(duì)稱軸的回文半徑,對(duì)于上面得到的插入分隔符的串來(lái)說(shuō),我們可以得到 RL數(shù)組
char: # a # b # a # RL: 1 2 1 4 1 2 1 RL-1: 0 1 0 3 0 1 0 i: 0 1 2 3 4 5 6 char: # a # b # a # b # RL: 1 2 1 4 1 4 1 2 1 RL-1: 0 1 0 3 0 3 0 1 0 i: 0 1 2 3 4 5 6 7 8
我們還求了 RL[i] - 1: 我們發(fā)現(xiàn) RL[i] -1 正好是初始字符串中以位置i 為對(duì)稱軸的最長(zhǎng)回文長(zhǎng)度
所以下面就是重點(diǎn)如何求得 RL 數(shù)組了, 可以參考這篇 文章 (講得比較清晰)
下面是算法實(shí)現(xiàn)
def manacher(preS): s = '#' + '#'.join(preS) + '#' l = len(s) RL = [0] * l maxRight = pos = maxLen = 0 for i in range(l): if i < maxRight: RL[i] = min(RL[2*pos - i], maxRight-i) else: RL[i] = 1 while i - RL[i] >= 0 and i + RL[i] < l and s[i - RL[i]] == s[i + RL[i]]: RL[i] += 1 if i + RL[i] - 1 > maxRight: maxRight = i + RL[i] - 1 pos = i maxLen = max(RL) idx = RL.index(maxLen) sub = s[idx - maxLen + 1: idx + maxLen] return sub.replace('#', '')
空間復(fù)雜度:借助了一個(gè)輔助數(shù)組,空間復(fù)雜度為 O(n)
時(shí)間復(fù)雜度:盡管內(nèi)層存在循環(huán),但是內(nèi)層循環(huán)只對(duì)尚未匹配的部分進(jìn)行,對(duì)于每一個(gè)字符來(lái)說(shuō),只會(huì)進(jìn)行一次,所以時(shí)間復(fù)雜度是 O(n)
最長(zhǎng)回文前綴
所謂前綴,就是以第一個(gè)字符開(kāi)始
下面的最長(zhǎng)回文前綴
abbabbc => abbc abababb => ababa sogou => s
將原串逆轉(zhuǎn),那么問(wèn)題就轉(zhuǎn)變?yōu)榍笤那熬Y和逆串后綴 相等且長(zhǎng)度最大的值 , 這個(gè)問(wèn)題其實(shí)就是 KMP 算法 中的 next 數(shù)組的求解了
具體求解: 將原串逆轉(zhuǎn)并拼接到原串中, 以'#' 分隔原串和逆轉(zhuǎn)避免內(nèi)部字符串干擾。
def longest_palindrome_prefix(s): if not s: return 0 s = s + '#' + s[::-1] + '$' i = 0 j = -1 nt = [0] * len(s) nt[0] = -1 while i < len(s) - 1: if j == -1 or s[i] == s[j]: i += 1 j += 1 nt[i] = j else: j = nt[j] return nt[len(s) - 1]
添加字符生成最短回文字符串
這道題其實(shí)跟上面基本是一樣的,
實(shí)例:
aacecaaa -> aaacecaaa # 添加 a abcd -> dcbabcd # 添加 dcb
我們先求字符串的最長(zhǎng)回文前綴, 然后剩余的字符串逆轉(zhuǎn)并拼接到字符串的頭部即是問(wèn)題所求
def solution(s): length = longest_palindrome_prefix(s) return s[length:][::-1] + s
最長(zhǎng)回文子序列
動(dòng)態(tài)規(guī)劃法
- dp[i][j] 表示子序列 s[i..j] 中存在的最長(zhǎng)回文子序列長(zhǎng)度
- 初始化dp[i][i] = 1
- 當(dāng) s[i] == s[j] 為 true 時(shí),dp[i][j] = dp[i+1][j - 1] + 2
- 當(dāng) s[i] == s[j] 為 false 時(shí),dp[i][j] = max(dp[i+1][j], dp[i][j - 1])
# 求得最長(zhǎng)回文子序列的長(zhǎng)度 def solution(s): l = len(s) dp = [[0] * l for i in range(l)] for i in range(l): dp[i][i] = 1 # 枚舉子串的長(zhǎng)度 for k in range(2, l+1): # 枚舉子串的起始位置 for i in range(0, l-k+1): j = i + k - 1 if s[i] == s[j]: dp[i][j] = dp[i + 1][j - 1] + 2 else: dp[i][j] = max(dp[i][j - 1], dp[i + 1][j]) return dp[0][l-1]
時(shí)間復(fù)雜度為 O(n^2), 空間復(fù)雜度為 O(n^2)
總結(jié)
以上所述是小編給大家介紹的Python實(shí)現(xiàn)常見(jiàn)的回文字符串算法,希望對(duì)大家有所幫助,如果大家有任何疑問(wèn)請(qǐng)給我留言,小編會(huì)及時(shí)回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對(duì)腳本之家網(wǎng)站的支持!
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