5.最长回文子串

LeetCode参考：https://leetcode.cn/problems/longest-palindromic-substring/description/

算法设计思路

回文串的性质：对于一个子串而言，如果它是回文串，并且长度大于 $2$，那么将它首尾的两个字母去除之后，它仍然是个回文串。例如对于字符串 “ababa”，如果我们已经知道 “bab”是回文串，那么 “ababa”一定是回文串。

原问题的解可以由子问题得到，因此可以使用动态规划解决该问题。

我们用 $dp[i][j]$ 表示字符串 $s$ 以 $i$ 开始，以 $i$ 结尾的回文串长度：

• 若不是回文串，则 $dp[i][j]=0$;
• 若是回文串，则 $dp[i][j]$ 记录回文串的长度。

在填充 $dp$ 数组的过程中，从斜对角线依次往右上填充：

• 如果 $i>j$，则根本不是合法的子串，填充为 $0$；
• 如果 $i==j$，即为斜对角线上的元素，填充为 $1$；
• 如果子串长度为 $2$，判断 $s[i]==s[j]$：
  • 如果 $s[i]==s[j]$，则 $dp[i][j]=2$;
  • 否则，保持为 $0$ 不变。
• 如果子串长度不小于 $3$，判断 $s[i]==s[j]$ 和 $s[i+1,j-1]$ 是否为回文串：
  • 如果 $s[i]==s[j]$ 且 $s[i+1,j-1]$ 为回文串，则 $ dp[i][j] = dp[i + 1][j - 1] + 2$；
  • 否则，保持为 $0$ 不变。

在填充过程中设置”锚点“：row、col，用于回到每一个斜列开始位置。

在求出 $dp$ 数组后，遍历 $dp$ 数组，找到最长回文子串的长度，根据 $i$ 和 $j$ 构造出解，即最长回文子串。

以 $s=$ “$babad$” 为例，算法的运行过程如下：

源码

class Solution {
    public String longestPalindrome(String s) {
        if (s == "" || s.length() == 0) {
            return "";
        }

        int n = s.length();

        // dp[i][j] 表示字符串索引从 i 到 j 的子串是不是回文串，如果是，填写回文串长度，否则，填充0
        int[][] dp = new int[n][n];


        // 最长回文子串
        String str = null;

        int i = 0; // 行
        int j = 0; // 列

        // 锚点，记录每一斜列的开始位置
        int row = 0; 
        int col = 0;

        // 填充dp数组
        while (row < n && col < n) {
            // i == j, 只有一个字符的字符串
            while (i == j && i < n && j < n) {
                dp[i][j] = 1;
                i++;
                j++;
            }

            // 子串长度为2
            while ((j - i + 1) == 2 && i < n && j < n) {
                if (s.charAt(i) == s.charAt(j)) {
                    dp[i][j] = 2;    
                }
                i++;
                j++;
            }

            // 子串长度不小于3
             while ((j - i + 1) >= 3 && i < n && j < n) {
                // 如果s[i..j]是回文子串，那么去掉s[i]和s[j]也是回文子串
                if (s.charAt(i) == s.charAt(j) && (dp[i + 1][j - 1] != 0)) {
                    dp[i][j] = dp[i + 1][j - 1] + 2;
                }
                i++;
                j++;
            }
            i = row;
            j = col + 1;
            row = i;
            col = j;
        }
        

        // 遍历dp数组，找出最长回文子串的长度，构造解
        int maxLen = 0;
        for (int p = 0; p < n; p++) {
            for (int q = 0; q < n; q++) {
                if (dp[p][q] == 0 ) continue;
                if (dp[p][q] > maxLen) {
                    maxLen = dp[p][q];
                    str = s.substring(p, q + 1);
                }
            }
        }
        return str;
    }
}