• 5. 最长回文子串


    解法一:动态规划

    回文串问题天生具有子问题性质:

    一个回文串去掉两头以后,剩下依然是回文串。

    对于一个子串而言,如果它是回文串,并且长度大于 (2),那么将它首尾的两个字母去除之后,它仍然是个回文串。

    根据这样的思路,我们就可以用动态规划的方法解决本题。我们用(P(i,j))表示字符串 (s) 的第 (i)(j) 个字母组成的串(下文表示成 (s[i:j]))是否为回文串:

    [P(i,j) = egin{cases} ext{true,} &quad ext{如果子串} s_i dots s_j ext{是回文串}\ ext{false,} &quad ext{其它情况} end{cases} ]

    这里的「其它情况」包含两种可能性:

    • (s[i, j]) 本身不是一个回文串;
    • (i>j),此时 (s[i, j]) 本身不合法。

    那么我们就可以写出动态规划的状态转移方程:

    [P(i, j) = P(i+1, j-1) wedge (S_i == S_j) ]

    也就是说,只有 (s[i+1:j-1]) 是回文串,并且 (s) 的第 (i)(j) 个字母相同时,(s[i:j]) 才会是回文串。

    上文的所有讨论是建立在子串长度大于 (2) 的前提之上的,我们还需要考虑动态规划中的边界条件,即子串的长度为 (1)(2)。对于长度为 (1) 的子串,它显然是个回文串;对于长度为 (2) 的子串,只要它的两个字母相同,它就是一个回文串。因此我们就可以写出动态规划的边界条件:

    [egin{cases} P(i, i) = ext{true} \ P(i, i+1) = ( S_i == S_{i+1} ) end{cases} ]

    根据这个思路,我们就可以完成动态规划了,最终的答案即为所有 (P(i, j) = ext{true})(j-i+1)(即子串长度)的最大值。注意:在状态转移方程中,我们是从长度较短的字符串向长度较长的字符串进行转移的,因此一定要注意动态规划的循环顺序

    class Solution {
    public:
        string longestPalindrome(string s) {
            int n = s.size();
            s = ' ' + s;
            vector<vector<bool>> f(n + 1, vector<bool>(n + 1));
            int ans = 0, l = 0;
            for(int i = n; i; i--)
                for(int j = i; j <= n; j++)
                {
                    if(i == j) f[i][j] = true;
                    else if(i + 1 == j) f[i][j] = (s[i] == s[j]);
                    else f[i][j] = f[i + 1][j - 1] && (s[i] == s[j]);
    
                    if(f[i][j] && ans < j - i + 1)
                    {
                        ans = j - i + 1;
                        l = i;
                    }
                }
    
            return s.substr(l, ans);
        }
    };
    

    解法二:中心扩展

    我们枚举所有的「回文中心」并尝试「扩展」,直到无法扩展为止,此时的回文串长度即为此「回文中心」下的最长回文串长度。我们对所有的长度求出最大值,即可得到最终的答案。

    class Solution {
    public:
        pair<int, int> check(string& s, int l, int r) {
            while(l >= 0 && r < s.size() && s[l] == s[r]) 
                l--, r++;
            return {l + 1, r - 1};
        }
        string longestPalindrome(string s) {
            int ans = 0, l = 0;
            for(int i = 0; i < s.size(); i++)
            {
                auto [l1, r1] = check(s, i, i + 1);
                if(ans < r1 - l1 + 1) 
                {
                    ans = r1 - l1 + 1;
                    l = l1;
                }
                auto [l2, r2] = check(s, i, i);
                if(ans < r2 - l2 + 1) 
                {
                    ans = r2 - l2 + 1;
                    l = l2;
                }
            }
            return s.substr(l, ans);
        }
    };
    
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