最长回文字符串(manacher算法)

偶然看见了人家的博客发现这么一个问题,研究了一下午, 才发现其中的奥妙。Stupid。

输入: 输入包含多个测试用例,每组测试用例输入一行由小写英文字符a,b,c…x,y,z组成的字符串,字符串的长度不大于200000。输出: 对于每组测试用例,输出一个整数,表示该组测试用例的字符串中所包含的的最长回文子串的长度。样例输入:ababbbbbabba样例输出:344思路:

回文串包括奇数长的和偶数长的,一般求的时候都要分情况讨论,这个算法做了个简单的处理把奇偶情况统一了。原来是奇数长度还是奇数长度,偶数长度还是偶数长度。

算法的基本思路是这样的,把原串每个字符中间用一个串中没出现过的字符分隔#开来(统一奇偶),同时为了防止越界,在字符串的首部也加入一个特殊符$,但是与分隔符不同。同时字符串的末尾也加入’\0′.

算法的核心:用辅助数组p记录以每个字符为核心的最长回文字符串半径。也就是p[i]记录了以str[i]为中心的最长回文字符串半径。p[i]最小为1,此时回文字符串就是字符串本身。

先看个例子:

首先看代码(借助):

#include <stdio.h> #include <iostream>using namespace std;char s[200002]; char str[400010]; int p[400010]; int min(int a,int b){ return a < b ? a : b; } int pre(){ int i,j = 0; str[j++] = ‘$’;//加入字符串首部的字符串 for(i = 0;s[i];i++){str[j++] = ‘#’; //分隔符str[j++] = s[i]; } str[j++] = ‘#’; str[j] = ‘\0’; //尾部加’\0’cout<<str<<endl;return j; } void manacher(int n){ int mx = 0,id,i; p[0] = 0; for(i = 1;i < n;i++){if(mx > i) //在这个之类可以借助前面算的一部分p[i] = min(mx – i,p[2 * id – i]); //p[2*id-i]表示j处的回文长度 else //如果i大于mx,,则必须重新自己算p[i] = 1;while(str[i – p[i]] == str[i + p[i]]) //算出回文字符串的半径p[i]++;if(p[i] + i > mx){ //记录目前回文字符串扩展最长的idmx = p[i] + i;id = i;} } }int main(int argc, char const *argv[]){while(scanf("%s",s) != EOF){int n = pre();manacher(n);int ans = 0,i;for(i = 1;i < n;i++)if(p[i] > ans)ans = p[i];printf("%d\n",ans – 1);} return 0; } 上面的程序说明:pre()函数对给定字符串进行预处理,也就是加分隔符。

上面几个变量说明:id记录具有遍历过程中最长半径的回文字符串中心字符串。mx记录了具有最长回文字符串的右边界。看下面这个图(注意,j为i关于id对称的点,j = 2*id – i):

但是p[i] = p[j]是没有错的,但是这里有个问题,就是i的一部分超出阴影部分,这就不对了。请看下图(为了看得更清楚,下面子串用细条纹表示):

此时,根据对称型只能得出p[i]和p[j]红色阴影部分是相等的,这就为什么有取最小值这个操作:

if(mx > i) //在这个之类可以借助前面算的一部分p[i] = min(mx – i,p[2 * id – i]);

下面代码就很容易看懂了。

最后遍历一遍p数组,找出最大的p[i]-1就是所求的最长回文字符串长度,下面证明一下:

(1)因为p[i]记录插入分隔符之后的回文字符串半径,注意插入分隔符之后的字符串中的回文字符串肯定是奇数长度,所以以i为中心的回文字符串长度为2*p[i]-1。

例如:bb=>#b#b#

bab=>#b#a#a#b#

(2)注意上面两个例子的关系。#b#b#减去一个#号的长度就是原来的2倍。即((2*p[i]-1)-1)/2 = p(i)-1,得证。

算法的有效比较次数为MaxId 次,所以说这个算法的时间复杂度为O(n)。

旅游不在乎终点,而是在意途中的人和事还有那些美好的记忆和景色。

最长回文字符串(manacher算法)

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