Python找回文子串的方法

回文子串是正反读相同的连续子串,常用中心扩展法在O(n²)时间内找出最长回文子串;也可通过动态规划或Manacher算法优化处理。

Python找回文子串的方法

判断和找回文子串是字符串处理中的常见问题。回文子串指的是正着读和反着读都一样的连续子串,比如 “aba” 或 “abba”。在 python 中有几种有效的方法可以找出一个字符串中所有的回文子串,或者最长的回文子串。

1. 中心扩展法

回文串的特征是以某个位置或两个位置之间的空隙为中心,向两边对称扩展。我们可以枚举每个可能的中心点,然后向左右扩展,判断是否构成回文。

这种方法的时间复杂度为 O(n²),空间复杂度为 O(1),适合找最长回文子串。

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 def longest_palindrome(s):     if not s:         return "" <pre class='brush:python;toolbar:false;'>start = 0 max_len = 1  def expand_around_center(left, right):     while left >= 0 and right < len(s) and s[left] == s[right]:         left -= 1         right += 1     # 返回长度(注意边界)     return right - left - 1  for i in range(len(s)):     len1 = expand_around_center(i, i)     # 奇数长度回文     len2 = expand_around_center(i, i+1)   # 偶数长度回文     current_max = max(len1, len2)      if current_max > max_len:         max_len = current_max         start = i - (current_max - 1) // 2  return s[start:start + max_len]

调用示例:

 print(longest_palindrome("babad"))  # 输出:"bab" 或 "aba" print(longest_palindrome("cbbd"))   # 输出:"bb" 

2. 找出所有回文子串

如果目标是找出字符串中所有的回文子串,可以在中心扩展的基础上稍作修改,收集每一个找到的回文串。

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 def find_all_palindromes(s):     palindromes = set()  # 使用集合避免重复 <pre class='brush:python;toolbar:false;'>def expand_and_add(left, right):     while left >= 0 and right < len(s) and s[left] == s[right]:         palindromes.add(s[left:right+1])         left -= 1         right += 1  for i in range(len(s)):     expand_and_add(i, i)      # 奇数长度     expand_and_add(i, i+1)    # 偶数长度  return list(palindromes)

示例:

Python找回文子串的方法

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 print(find_all_palindromes("aabbaa")) # 输出可能包含:"a", "b", "aa", "bb", "abba", "aabbaa" 等 

3. 动态规划方法

也可以使用动态规划来解决最长回文子串问题。定义 dp[i][j] 表示从索引 i 到 j 的子串是否为回文。

状态转移方程:

  • 如果 s[i] == s[j],且内部子串 dp[i+1][j-1] 是回文,或者子串长度 ≤ 2,则 dp[i][j] = True

时间复杂度 O(n²),空间复杂度 O(n²)。

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 def longest_palindrome_dp(s):     n = len(s)     if n == 0:         return "" <pre class='brush:python;toolbar:false;'>dp = [[False] * n for _ in range(n)] start = 0 max_len = 1  # 单个字符都是回文 for i in range(n):     dp[i][i] = True  # 检查长度为2的子串 for i in range(n - 1):     if s[i] == s[i+1]:         dp[i][i+1] = True         start = i         max_len = 2  # 检查长度大于2的子串 for length in range(3, n + 1):     for i in range(n - length + 1):         j = i + length - 1         if s[i] == s[j] and dp[i+1][j-1]:             dp[i][j] = True             start = i             max_len = length  return s[start:start + max_len]

4. 使用 Manacher 算法(进阶)

Manacher 算法可以在 O(n) 时间内找出最长回文子串,适合处理大规模数据。实现较为复杂,一般面试中了解即可。

其核心思想是利用回文的对称性,避免重复计算。

基本上就这些常用方法。中心扩展法最直观、易理解,推荐日常使用。动态规划逻辑清晰但耗空间,而 Manacher 是性能最优解。根据实际需求选择合适的方法即可。

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