O(n)回文子串(Manacher)算法
资料来源网络 参见:http://www.felix021.com/blog/read.php?2040
问题描述:
输入一个字符串,求出其中最大的回文子串。子串的含义是:在原串中连续出现的字符串片段。回文的含义是:正着看和倒着看相同,如abba和yyxyy。
解析:
这里介绍O(n)回文子串(Manacher)算法
算法基本要点: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特殊的符号。比如 abba 变成 #a#b#b#a#, aba变成 #a#b#a#。 为了进一步减少编码的复杂度,可以在字符串的开始加入另一个特殊字符,这样就不用特殊处理越界问题,比如$#a#b#a#。
下面以字符串12212321为例,经过上一步,变成了 S[] = "$#1#2#2#1#2#3#2#1#";
然后用一个数组 P[i] 来记录以字符S[i]为中心的最长回文子串向左/右扩张的长度(包括S[i]),比如S和P的对应关系:
S # 1 # 2 # 2 # 1 # 2 # 3 # 2 # 1 #
P 1 2 1 2 5 2 1 4 1 2 1 6 1 2 1 2 1
(p.s. 可以看出,P[i]-1正好是原字符串中回文串的总长度)
下面计算P[i],该算法增加两个辅助变量id和mx,其中id表示最大回文子串中心的位置,mx则为id+P[id],也就是最大回文子串的边界。
这个算法的关键点就在这里了:如果mx > i,那么P[i] >= MIN(P[2 * id - i], mx - i)。
具体代码如下:
if(mx > i) { p[i] = (p[2*id - i] < (mx - i) ? p[2*id - i] : (mx - i)); } else { p[i] = 1; }
当 mx - i > P[j] 的时候,以S[j]为中心的回文子串包含在以S[id]为中心的回文子串中,由于 i 和 j 对称,以S[i]为中心的回文子串必然包含在以S[id]为中心的回文子串中,所以必有 P[i] = P[j],见下图。
当 P[j] > mx - i 的时候,以S[j]为中心的回文子串不完全包含于以S[id]为中心的回文子串中,但是基于对称性可知,下图中两个绿框所包围的部分是相同的,也就是说以 S[i]为中心的回文子串,其向右至少会扩张到mx的位置,也就是说 P[i] >= mx - i。至于mx之后的部分是否对称,就只能一个一个匹配了。
对于 mx <= i 的情况,无法对 P[i]做更多的假设,只能P[i] = 1,然后再去匹配了
下面给出原文,进一步解释算法为线性的原因
#include <iostream> #include <cmath> #include <algorithm> #include <string.h> #include <stdio.h> #define maxn 110055 using namespace std; char ma[maxn*2]; int mp[maxn*2]; int l; int Manacher(char s[],int len) { int res = 0; l = 0; ma[l++] = ‘$‘; ma[l++] = ‘#‘; for(int i=0; i<len; i++) { ma[l++] = s[i]; ma[l++] = ‘#‘; } ma[l] = 0; int mx = 0,id = 0; for(int i=0; i<l; i++) { mp[i] = mx >i ?min(mp[2*id-i],mx-i):1; while(ma[i+mp[i]] == ma[i-mp[i]]) mp[i] ++; if(i + mp[i] > mx) { mx = i + mp[i]; id = i; } } } char s[maxn]; int main() { //#ifndef ONLINE_JUDGE // freopen("in.txt","r",stdin); //#endif // ONLINE_JUDGE while(~scanf("%s",s)) { int len = strlen(s); Manacher(s,len); int ans = 0; for(int i=0; i<l; i++) { ans = max(ans,mp[i] ); } printf("%d\n",ans-1); } return 0; }