一、相关介绍

最长回文子串

  • s="abcd", 最长回文长度为 1,即a或b或c或d
  • s="ababa", 最长回文长度为 5,即ababa
  • s="abccb", 最长回文长度为 4,即bccb
  • 问题:现给你一个非常长的字符串,请求出其最长回文子串

解决方法

传统解决问题的思路是遍历每一个字符,以该字符为中点向两边查找。其时间复杂度为 O(n2),很不高效。

1975年,一个叫Manacher的人发明了一个算法,Manacher 算法(中文名:马拉车算法),该算法可以把时间复杂度提升到 O(n)。

下面来看看马拉车算法是如何工作的。

二、Manacher算法

【算法流程】

由于回文分为偶回文(比如 bccb)和奇回文(比如 bcacb),而在处理奇偶问题上会比较繁琐,所以这里我们使用一个技巧,具体做法是,在字符串首尾,及字符间各插入一个字符(前提这个字符未出现在串里)。

举个例子:s="abbahopxpo",转换为s_new="$#a#b#b#a#h#o#p#x#p#o#"(这里的字符 $ 只是为了防止越界,下面代码会有说明),如此,s 里起初有一个偶回文abba和一个奇回文opxpo,被转换为#a#b#b#a##o#p#x#p#o#,长度都转换成了奇数

定义一个辅助数组int p[],其中p[i]表示以 i 为中心的最长回文的半径,例如:

可以看出,p[i] - 1正好是原字符串中最长回文串的长度。

接下来的重点就是求解 p 数组,如下图:

设置两个变量,mx 和 id 。mx 代表以 id 为中心的最长回文的右边界,也就是mx = id + p[id]

假设我们现在求p[i],也就是以 i 为中心的最长回文半径,如果i < mx,如上图,那么:

if (i < mx)
p[i] = min(p[2 * id - i], mx - i);

2 * id - i为 i 关于 id 的对称点,即上图的 j 点,而p[j]表示以 j 为中心的最长回文半径,因此我们可以利用p[j]来加快查找。

【加深理解】

根据回文的性质,p[i]的值基于以下三种情况得出:

(1)j 的回文串有一部分在 id 的之外,如下图:

上图中,黑线为 id 的回文,i 与 j 关于 id 对称,红线为 j 的回文。那么根据代码此时p[i] = mx - i,即紫线。那么p[i]还可以更大么?答案是不可能!见下图:

假设右侧新增的紫色部分是p[i]可以增加的部分,那么根据回文的性质,a 等于 d ,也就是说 id 的回文不仅仅是黑线,而是黑线 + 两条紫线,矛盾,所以假设不成立,故p[i] = mx - i,不可以再增加一分。

(2)j 回文串全部在 id 的内部,如下图:

根据代码,此时p[i] = p[j],那么p[i]还可以更大么?答案亦是不可能!见下图:

假设右侧新增的红色部分是p[i]可以增加的部分,那么根据回文的性质,a 等于 b ,也就是说 j 的回文应该再加上 a 和 b ,矛盾,所以假设不成立,故p[i] = p[j],也不可以再增加一分。

(3)j 回文串左端正好与 id 的回文串左端重合,见下图:

根据代码,此时p[i] = p[j]p[i] = mx - i,并且p[i]还可以继续增加,所以需要

while (s_new[i - p[i]] == s_new[i + p[i]])
p[i]++;

根据(1)(2)(3),很容易推出 Manacher 算法的最坏情况,即为字符串内全是相同字符的时候。在这里我们重点研究Manacher()中的 for 语句,推算发现 for 语句内平均访问每个字符 5 次,即时间复杂度为:Tworst(n)=O(n)。

同理,我们也很容易知道最佳情况下的时间复杂度,即字符串内字符各不相同的时候。推算得平均访问每个字符 4 次,即时间复杂度为:Tbest(n)=O(n)。

综上,Manacher 算法的时间复杂度为 O(n)

三、代码实现

#include<iostream>
#include<string.h>
#include<algorithm>
using namespace std; char s[1000];
char s_new[2000];
int p[2000]; int Init()
{
int len = strlen(s);
s_new[0] = '$';
s_new[1] = '#';
int j = 2; for (int i = 0; i < len; i++)
{
s_new[j++] = s[i];
s_new[j++] = '#';
} s_new[j] = '\0'; //别忘了哦 return j; //返回s_new的长度
} int Manacher()
{
int len = Init(); //取得新字符串长度并完成向s_new的转换
int max_len = -1; //最长回文长度 int id;
int mx = 0; for (int i = 1; i < len; i++)
{
if (i < mx)
p[i] = min(p[2 * id - i], mx - i); //需搞清楚上面那张图含义, mx和2*id-i的含义
else
p[i] = 1; while (s_new[i - p[i]] == s_new[i + p[i]]) //不需边界判断,因为左有'$',右有'\0'
p[i]++; //我们每走一步i,都要和mx比较,我们希望mx尽可能的远,这样才能更有机会执行if (i < mx)这句代码,从而提高效率
if (mx < i + p[i])
{
id = i;
mx = i + p[i];
} max_len = max(max_len, p[i] - 1);
} return max_len;
} int main()
{ while (printf("请输入字符串:\n"))
{
scanf("%s", s);
printf("最长回文长度为 %d\n\n", Manacher());
} return 0;
}

Manacher算法——最长回文子串的更多相关文章

  1. Manacher算法----最长回文子串

    题目描述 给定一个字符串,求它的最长回文子串的长度. 分析与解法 最容易想到的办法是枚举所有的子串,分别判断其是否为回文.这个思路初看起来是正确的,但却做了很多无用功,如果一个长的子串包含另一个短一些 ...

  2. Manacher 求最长回文子串算法

    Manacher算法,是由一个叫Manacher的人在1975年发明的,可以在$O(n)$的时间复杂度里求出一个字符串中的最长回文子串. 例如这两个回文串“level”.“noon”,Manacher ...

  3. manacher求最长回文子串算法

    原文:http://www.felix021.com/blog/read.php?2040 首先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:在每个字符的两边都插入一个 ...

  4. hdu 3068 最长回文(manacher&amp;最长回文子串)

    最长回文 Time Limit: 4000/2000 MS (Java/Others)    Memory Limit: 32768/32768 K (Java/Others) Total Submi ...

  5. manacher hihoCoder1032 最长回文子串

    居然能够做到O(n)的复杂度求最长回文.,也是给跪了. 以下这个人把manacher讲的很好,,能够看看 http://blog.csdn.net/xingyeyongheng/article/det ...

  6. hdu 3068 最长回文 【Manacher求最长回文子串,模板题】

    欢迎关注__Xiong的博客: http://blog.csdn.net/acmore_xiong?viewmode=list 最长回文                                 ...

  7. Manacher算法,最长回文串

    给你10000长度字符串,然你求最长回文字串,输出长度,暴力算法肯定超时 #include <iostream> #include <string> #include < ...

  8. LeetCode 5 Longest Palindromic Substring manacher算法,最长回文子序列,string.substr(start,len) 难度:2

    https://leetcode.com/problems/longest-palindromic-substring/ manacher算法相关:http://blog.csdn.net/ywhor ...

  9. manacher求最长回文子串算法模板

    #include <iostream> #include <cstring> #include <cstdlib> #include <stdio.h> ...

随机推荐

  1. 微信小程序腾讯云配置Tomcat https端口

    在个人开发微信小程序时,发布之前要配置微信小程序的域名https及域名的SSL证书的申请及安装 我用的是腾讯云,SSL证书申请好之后,点击下载,解压文件夹,会有如图,根据你要配置的服务器是哪种,我是t ...

  2. Spring boot中使用servlet filter

    Spring boot中使用servlet filter liuyuhang原创,未经允许请勿转载! 在web项目中经常需要一些场景,如参数过滤防止sql注入,防止页面攻击,空参数矫正等, 也可以做成 ...

  3. iptables应用

    192.168.4.119 为本机的ip地址:每条链的规则是由上至下进行匹配,因此我们需要把范围小的规则放在上面以防被覆盖. 1)清空iptables默认规则,并自定义规则 [root@iptable ...

  4. Linux系统磁盘管理

    1 Linux磁盘管理体系简介 Linux磁盘管理分为五个步骤:首先在服务器上添加相应的硬盘(如/dev/sda.sdb.sdc等),对全新的服务器(即没有操作系统)做硬RAID0.RAID1.RAI ...

  5. Hello,移动WEB—px,dp,dpr像素基础

    问题点1:iphone5分辨率:640 * 1136 dp,为什么chrome浏览器F12中显示的320 *568??         iPhone5 分辨率640 * 1136指的是物理像素,而实际 ...

  6. cors(Cross-origin resource sharing)跨域资源共享

    阮一峰老师的文章(http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/04/cors.html)跨域资源共享详解和https://developer.mozilla.org/zh- ...

  7. python3笔记

    python3 Python3 基本数据类型 Python 中有六个标准的数据类型: Numbers(数字) Python可以同时为多个变量赋值,如a, b = 1, 2. 一个变量可以通过赋值指向不 ...

  8. Promise 的基础用法

    Promise 的含义 Promise 是异步编程的一种解决方案,比传统的解决方案–回调函数和事件--更合理和更强大.它由社区最早提出和实现,ES6将其写进了语言标准,统一了语法,原生提供了Promi ...

  9. hive的load命令

    Hive Load语句不会在加载数据的时候做任何转换工作,而是纯粹的把数据文件复制/移动到Hive表对应的地址. 语法 LOAD DATA [LOCAL] INPATH 'filepath' [OVE ...

  10. Java学习笔记十三:Java中的类和对象

    Java中的类和对象 一:什么是对象: 总的来说就是"万物皆对象",客观存在的事物皆为对象.是计算机所关注的具体信息. 对象(object)是一件事.一个物体.一个名词,或可以获得 ...