回文字符串&最長回文子串和子序列 - Python

Palindrome 回文字符串就是指從前往后和從后往前讀,都是一樣的箱叁,比如“aabcbaa”肖揣。
注意區(qū)分子串和子序列拭嫁,子串是連續(xù)的可免,子序列可以不連續(xù)


題型1:判斷字符串是否為回文字符串

方法:雙指針

思路:

同時從字符串頭尾開始向中間掃描字串,如果所有字符都一樣做粤,那么這個字串就是一個回文浇借。采用這種方法的話,我們只需要維護頭部和尾部兩個掃描指針即可怕品。

代碼如下:

def isPalindrome(s):
    if len(s) < 1:
        return False
    if len(s) == 1:
        return True
    
    front = 0
    back = len(s) - 1
    while front < back:
        if s[front] != s[back]:
            return False
        else:
            front += 1
            back -= 1
       
    return True

題型2:求字符串的最長回文子序列長度

方法:動態(tài)規(guī)劃

思路:

這里我們定義一個二維數(shù)組dp:

dp[i][j] 表示字符串 s[i ... j] 的最長回文子序列的長度妇垢。

image.png

計算dp[i][j] 分兩種情況:

  1. s[i] == s[j]:
    dp[i][j] = dp[i+1][j-1] + 2

  2. 當s[i] != s[j]:
    dp[i][j] = max(dp[i][j-1], dp[i+1][j])


    image.png

    image.png

代碼如下:

def longestPalindromeSubseq(s):
    n = len(s)
    dp = [ [0]*n for _ in range(n)]
    
    for i in range(n):
        dp[i][i] = 1
    
    for i in range(n-1, -1, -1):
        for j in range(i+1, n):
            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][n-1]
image.png

題型3:打印字符串的最長回文子序列

方法:動態(tài)規(guī)劃

思路:

在上一題的基礎(chǔ)上,多加一個path的矩陣來跟蹤哪些字母被選中肉康,加到回文子序列中闯估。
規(guī)則如下:

  1. 如果是兩頭相等的情況:標為2
    之后回過來找字母的時候,往左下角找
  2. 如果是“去頭”的情況(即dp[i][j] = dp[i+1][j]):標為1
    之后找字母的時候吼和,往正下方找
  3. 如果是“去尾”的情況(即dp[i][j] = dp[i][j-1]):標為0
    之后找字母的時候涨薪,往左邊找

(見下面的示意圖)


image.png

代碼如下:

def printlongestPalindromeSubseq(s):
    n = len(s)
    dp = [ [0]*n for _ in range(n)]
    path = [ [None]*n for _ in range(n) ]
    
    for i in range(n):
        dp[i][i] = 1
    
    for i in range(n-1, -1, -1):
        for j in range(i+1, n):
            if s[i] == s[j]:
                dp[i][j] = dp[i+1][j-1] + 2
                # 如果是相等,標記為2
                path[i][j] = 2
            else:
                dp[i][j] = max(dp[i][j-1], dp[i+1][j])
                # 如果是去頭,path上標記為0炫乓,如果是去尾標記為1
                if dp[i][j] == dp[i+1][j]:  # 去頭
                    path[i][j] = 1
                elif dp[i][j] == dp[i][j-1]:  # 去尾
                    path[i][j] = 1
    
    # 從dp[0][n-1]開始往反方向走:
    i = 0
    j = n-1
    ans = []
    while i <= n-1 and j >= 0 and path[i][j] != None:
        print(i, j)
        if path[i][j] == 2: # 往左下角移動一格
            i += 1
            j -= 1
            ans.append(s[i])
        elif path[i][j] == 1: # 往左邊移動一格
            j -= 1
            ans.append(s[i])
        elif path[i][j] == 0:  # 往正下方移動一格
            i += 1
            ans.append(s[i])

    return (''.join(str(s) for s in ans))

題型4:打印字符串的最長回文子串和長度

方法:動態(tài)規(guī)劃

Examples:

給定一個字符串 s刚夺,找到 s 中最長的回文子串。你可以假設(shè) s 的最大長度為 1000末捣。

示例 1:

輸入: “babad”
輸出: “bab”
注意: “aba” 也是一個有效答案侠姑。
示例 2:

輸入: “cbbd”
輸出: “bb”

思路:

  • 對于字符串長度大于2的情況:
    對于一個子串而言,如果它是回文串塔粒,并且長度大于 2结借,那么將它首尾的兩個字母去除之后,它仍然是個回文串卒茬。例如對于字符串 “ababa”,如果我們已經(jīng)知道“bab” 是回文串咖熟,那么 “ababa” 一定是回文串圃酵,這是因為它的首尾兩個字母都是“a”。

    根據(jù)這樣的思路馍管,用動態(tài)規(guī)劃來解決問題郭赐。
    用P(i, j)表示字符串s的第i個到第j個字母組成的串(表示為s[i : j])是否為回文串:


    image.png

    于是,可以得到動態(tài)規(guī)劃的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程:
    P(i, j) = P(i+1, j-1), if (Si == Sj)
    也就是說,只有s[i+1: j-1]是回文串捌锭,且s的第i個和第j個字母相同時俘陷,s[i: j]才會是回文串。

  • 對于字符串長度為1或者2的情況:
    如果長度為1观谦,那么肯定是回文串拉盾,直接可返回本身;
    如果長度為2豁状,只有兩個字母相同時捉偏,才是回文串,反之則返回第一個字母
    這就是這個問題的邊界條件泻红。

最終的答案就是P(i, j) = True中 j - i + 1(即子串長度)的最大值夭禽。
注意:在轉(zhuǎn)移狀態(tài)方程中,是從長度較短的字符串向長度較長的字符串進行轉(zhuǎn)移的谊路,因此要注意動態(tài)規(guī)劃的循環(huán)循序讹躯。


image.png

代碼如下:

def longestPalindrome(s):
        n = len(s)
        if n < 2:
            return s
        
        dp = [ [False]*n for _ in range(n) ]
        
        max_len = 1
        start = 0
        
        for i in range(n): #矩陣對角線全部為True
            dp[i][i] = True
            
        for j in range(1, n):
            print('j', j)
            for i in range(0, j):
                print('i', i)
                if s[i] == s[j]:
                    # 當?shù)趇個和第j個之間只隔一個字母或沒有字母時:
                    if j - i < 3: 
                        dp[i][j] = True
                    else:
                        dp[i][j] = dp[i+1][j-1]
                else:
                    dp[i][j] = False
                    
                if dp[i][j]:
                    cur_len = j-i+1
                    if cur_len > max_len:
                        max_len = cur_len
                        start = i
        
        print('length: ', max_len)
        return s[start : start + max_len]

PS:個人筆記總結(jié),供之后復(fù)習(xí)使用

?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
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