【面试现场】如何找到字符串中的最长回文子串？

傷城~ 2022-04-03 07:22 157阅读 0赞

小史是一个应届生，虽然学的是电子专业，但是自己业余时间看了很多互联网与编程方面的书，一心想进BAT互联网公司。

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今天他又去一家互联网小巨头公司面试了。

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**【面试现场】**

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小史：只要先对比第一个字符和倒数第一个字符，再对比第二个字符和倒数第二个字符，以此类推。如果都相等，那就是回文串了。

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题目：给你一个字符串，找出里面最长的回文子串。

例如

输入abcdcef，那么输出应该是cdc

输入adaelele，输出应该是elele

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半分钟过去了。

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小史：可以遍历整个字符串，把每个字符和字符间的空隙当作回文的中心，然后向两边扩展来找到最长回文串。

小史这次抢着分析时间和空间复杂度。

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一分钟过去了。

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**【请教大神】**

小史回到学校，把面试情况和吕老师说了一下。

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吕老师：比如cabadabae用中心扩展的算法，我已经知道了第三位为中心的aba和第5位为中心的abadaba是回文，那么在判断第7位为中心的回文串的时候，有什么已知信息吗？

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小史：已知第5位为中心的abadaba是回文，由回文的特性，就能够知道2-4位和6-8位对称，而又知道第3位为中心的aba是回文，所以2-4位是回文。这样的话，6-8位肯定是回文。

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小史拿着笔在纸上画了半天，突然大叫一声。

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小史：由于之前的计算已经知道了第5位为中心的abadaba是回文，而第4位为中心的a的回文长度是1，所以第6位为中心的回文长度只能是1，不用再去扩展判断了。

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小史：以第7位为中心的回文串的计算，由之前分析已经知道最小长度是3了，但是还是需要进行扩展，因为第9位是什么根据之前的信息无法得知，需要扩展进行探索。

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小史：而以第6位为中心的回文串的计算，并不需要进行探索了，因为根据之前第5位为回文中心串的信息和第4位为回文中心串的信息已经可以推断第6位为回文中心串的长度只能为1。

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小史：当然可以。

1、首先，我们要记录下目前已知的回文串能够覆盖到的最右边的地方，就像案例中的第8位

2、同时，覆盖到最右边的回文串所对应的回文中心也要记录，就像案例中的第5位

3、以每一位为中心的回文串的长度也要记录，后面进行推断的时候能用到，就像案例中用到的以第3位为中心的回文和第4位为中心的回文

4、对于新的中心，我们判断它是否在右边界内，若在，就计算它相对右边界回文中心的对称位置，从而得到一些信息，同时，如果该中心需要进行扩展，则继续扩展就行。

**【编码实现】**

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小史：回文的中心有可能是两个字符中间，这种情况没有考虑到啊。

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小史：

1、先对字符串进行预处理，两个字符之间加上特殊符号\#

2、然后遍历整个字符串，用一个数组来记录以该字符为中心的回文长度，为了方便计算右边界，我在数组中记录长度的一半（向下取整）

3、每一次遍历的时候，如果该字符在已知回文串最右边界的覆盖下，那么就计算其相对最右边界回文串中心对称的位置，得出已知回文串的长度

4、判断该长度和右边界，如果达到了右边界，那么需要进行中心扩展探索。当然，如果第3步该字符没有在最右边界的“羽翼”下，则直接进行中心扩展探索。进行中心扩展探索的时候，同时又更新右边界

5、最后得到最长回文之后，去掉其中的特殊符号即可

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理解了算法之后，小史的代码写起来也是非常快，不一会儿就写好了：

PlalindromeString.java

/\*\*

\*@authorxiaoshi on 2018/9/24.

\* Happy Mid-Autumn Festival

\*/

publicclassPlalindromeString\{

// 判断一个字符串是否回文，算法中用不到了

@Deprecated

privatebooleanisPlalindrome(String s)\{

intlen = s.length();

for(inti =0; i < len /2; i++) \{

if(s.charAt(i) != s.charAt(len -1- i)) \{

returnfalse;

returntrue;

// 预处理字符串，在两个字符之间加上\#

privateStringpreHandleString(String s)\{

StringBuffer sb =newStringBuffer();

intlen = s.length();

sb.append('\#');

for(inti =0; i < len; i++) \{

sb.append(s.charAt(i));

sb.append('\#');

returnsb.toString();

// 寻找最长回文字串

publicStringfindLongestPlalindromeString(String s)\{

// 先预处理字符串

String str = preHandleString(s);

// 处理后的字串长度

intlen = str.length();

// 右边界

intrightSide =0;

// 右边界对应的回文串中心

intrightSideCenter =0;

// 保存以每个字符为中心的回文长度一半（向下取整）

int\[\] halfLenArr =newint\[len\];

// 记录回文中心

intcenter =0;

// 记录最长回文长度

intlongestHalf =

for(int i = 0; i < len; i++) \{

// 是否需要中心扩展boolean needCalc = true;

// 如果在右边界的覆盖之内if(rightSide > i) \{

// 计算相对rightSideCenter的对称位置int leftCenter = 2\* rightSideCenter - i;

// 根据回文性质得到的结论

halfLenArr\[i\] = halfLenArr\[leftCenter\];

// 如果超过了右边界，进行调整if(i + halfLenArr\[i\] > rightSide) \{

halfLenArr\[i\] = rightSide - i;

// 如果根据已知条件计算得出的最长回文小于右边界，则不需要扩展了if(i + halfLenArr\[leftCenter\] < rightSide) \{

// 直接推出结论

needCalc =

false;

// 中心扩展if(needCalc) \{

while(i - 1 - halfLenArr\[i\] >= 0 && i + 1+ halfLenArr\[i\] < len) \{

if(str.charAt(i + 1 + halfLenArr\[i\]) == str.charAt(i - 1- halfLenArr\[i\])) \{

halfLenArr\[i\]++;

else\{

break;

// 更新右边界及中心

rightSide = i + halfLenArr\[i\];

rightSideCenter = i;

// 记录最长回文串if(halfLenArr\[i\] > longestHalf) \{

center = i;

longestHalf = halfLenArr\[i\];

// 去掉之前添加的\#

StringBuffer sb =

newStringBuffer();

for(int i = center - longestHalf + 1; i <= center + longestHalf; i += 2) \{

sb.append(str.charAt(i));

returnsb.toString();

Main.java

/\*\*

\* @author lixin on 2018/9/24.

\*/

publicclassMain\{

publicstaticvoidmain(String\[\] args)\{

PlalindromeString ps =newPlalindromeString();

String\[\] testStrArr =newString\[\] \{

"abcdcef",

"adaelele",

"cabadabae",

"aaaabcdefgfedcbaa",

"aaba",

"aaaaaaaaa"

\};

for(String str : testStrArr) \{

System.out.println(String.format("原字串 : %s", str));

System.out.println(String.format("最长回文串 : %s", ps.findLongestPlalindromeString(str)));

System.out.println();

运行结果：

原字串 : abcdcef

最长回文串 : cdc

原字串 : adaelele

最长回文串 : elele

原字串 : cabadabae

最长回文串 : abadaba

原字串 : aaaabcdefgfedcbaa

最长回文串 : aabcdefgfedcbaa

原字串 : aaba

最长回文串 : aba

原字串 : aaaaaaaaa

最长回文串 : aaaaaaaaa

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**【时间空间分析】**

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***扩展阅读***

[【面试现场】如何实现可以获取最小值的栈？][Link 1]

[【面试现场】如何在10亿数中找出前1000大的数][10_1000]

[【面试现场】为什么要分稳定排序和非稳定排序？][Link 2]

来源：互联网侦察

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[20181220230735229]: /images/20220403/75248d5cfb294e7892e79a15f55a61df.png
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