我爱学算法之—— 字符串

一、最长公共前缀

题目解析

算法思路

这里就可以直接拿第一个字符串当 "参照",逐位检查所有字符串是不是都有相同的字符:

  1. 先以第一个字符串的长度为限,逐个看它的每个字符(从第 0 位开始)
  2. 对每一位(比如第 i 位),先记下第一个字符串在这一位的字符 ch
  3. 然后去检查其他所有字符串:
    • 如果有哪个字符串的第 i 位和 ch不一样,说明公共前缀到第 i 位之前就结束了,直接返回第一个字符串从 0 到 i - 位的子串
    • 如果所有字符串的第 i 位都和 ch 一样,就继续检查下一位
  4. 要是把第一个字符串的所有位都检查完了,所有字符串对应位置都相同,那整个第一个字符串就是最长公共前缀,直接返回它

这样一步步比对,直到找到不匹配的位置,就能快速确定最长的公共前缀了。

代码实现

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    string longestCommonPrefix(vector<string>& strs) {
        int n = strs[0].size();
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            char ch = strs[0][i];
            for (int j = 1; j < strs.size(); j++) {
                if (strs[j][i] != ch)
                    return strs[0].substr(0, i);
            }
        }
        return strs[0];
    }
};

二、最长回文子串

题目解析

算法思路

该算法采用中心扩展法求解最长回文子串,具体思路如下:

  1. 考虑回文子串的两种中心形式
    • 奇数长度的回文子串,中心为单个字符(如 "aba" 的中心是 'b')。
    • 偶数长度的回文子串,中心为两个相邻字符之间的位置(如 "abba" 的中心在两个 'b' 之间)。
  2. 遍历每个可能的中心并扩展
    • 对字符串中的每个位置k,分别以两种中心形式进行扩展:
      • k为中心(奇数长度):初始化左指针i = k - 1,右指针j = k + 1,在ij的合法范围内(不越界),若ij位置的字符相等,则继续向左、右移动指针扩展。
      • kk+1之间为中心(偶数长度):初始化左指针i = k,右指针j = k + 1,同样在合法范围内比对ij位置的字符,相等则继续扩展。
  3. 记录最长回文子串的信息
    • 每次扩展结束后,计算当前回文子串的长度(j - i - 1)。
    • 若该长度大于已记录的最大长度,则更新最大长度和对应的起始位置(i + 1)。
  4. 生成结果
    • 遍历结束后,根据记录的最长回文子串的起始位置和长度,从原字符串中截取并返回该子串。

通过遍历所有可能的中心并扩展检查,该算法可找出字符串中最长的回文子串。

代码实现

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    string longestPalindrome(string s) {
        int len = 0;
        int max_i = 0;
        int n = s.size();
        for (int k = 0; k < n; k++) {
            int i = k, j = k + 1;
            while (i >= 0 && j < n && s[i] == s[j]) {
                i--;
                j++;
            }
            if (j - i - 1 > len) {
                len = j - i - 1;
                max_i = i + 1;
            }
            i = k - 1;
            j = k + 1;
            while (i >= 0 && j < n && s[i] == s[j]) {
                i--;
                j++;
            }
            if (j - i - 1 > len) {
                len = j - i - 1;
                max_i = i + 1;
            }
        }
        return s.substr(max_i, len);
    }
};

三、二进制求和

题目解析

算法思路

整体来说,高精度计算就是模拟加法的整个过程,做好进位处理等细节问题即可。

  • 从两个二进制字符串ab的末尾(最低位)开始,用指针ij遍历,同时维护进位tmp
  • 逐位计算对应位置的和(含进位),取当前位结果(和对 2 取余)存入结果字符串,更新进位(和除以 2)。
  • 处理其中一个字符串剩余的高位,与进位继续计算。
  • 若最终仍有进位,将其加入结果。
  • 反转结果字符串(因计算时从低位到高位存储),得到最终和

代码实现

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    string addBinary(string a, string b) {
        string ret;
        int i = a.size() - 1, j = b.size() - 1;
        int tmp = 0;
        while (i >= 0 && j >= 0) {
            // 倒序计算
            int x = (a[i] - '0') + (b[j] - '0') + tmp;
            tmp = x / 2;
            x %= 2;
            ret.push_back(x + '0');
            i--;
            j--;
        }
        while (i >= 0) {
            int x = (a[i] - '0') + tmp;
            tmp = x / 2;
            x %= 2;
            ret.push_back(x + '0');
            i--;
        }
        while (j >= 0) {
            int x = (b[j] - '0') + tmp;
            tmp = x / 2;
            x %= 2;
            ret.push_back(x + '0');
            j--;
        }
        if (tmp != 0)
            ret.push_back(tmp + '0');
        reverse(ret.begin(), ret.end());
        return ret;
    }
};

四、字符串相乘

题目解析

算法思路

  • 初始化存储结果的数组 :创建长度为两字符串长度之和的数组vt,用于暂存每一步的乘积。

  • 逐位相乘并累加

    从两个字符串的低位(末尾)开始,将num1的第i位与num2的第j位相乘,结果累加到vt[i+j]中。

  • 处理进位 :遍历vt,将每一位的值加上进位后,更新当前位为对 10 取余的结果,进位为除以 10 的商。若最后仍有进位,追加到数组末尾。

  • 转换为字符串:跳过数组末尾的无效 0,从有效最高位开始,将数组元素转换为字符并拼接,若结果为空则返回 "0"。

通过分步处理乘法和进位,实现大整数字符串的相乘。

代码实现

cpp 复制代码
class Solution {
public:
    string multiply(string num1, string num2) {
        int n = num1.size(), m = num2.size();
        vector<int> vt(n + m, 0);
        // 先乘
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            //
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                int x = (num1[n - 1 - i] - '0') * (num2[m - 1 - j] - '0');
                vt[i + j] += x;
            }
        }
        // 处理进位
        int tmp = 0;
        for (int i = 0; i < n + m; i++) {
            int x = vt[i] + tmp;
            tmp = x / 10;
            vt[i] = x % 10;
        }
        if (tmp != 0)
            vt.push_back(tmp);
        // 转换成字符串
        string ret;
        int i = n + m - 1;
        while (i >= 0 && vt[i] == 0)
            i--;
        while (i >= 0) {
            ret.push_back(vt[i] + '0');
            i--;
        }
        if (ret.empty())
            ret.push_back('0');
        return ret;
    }
};

本篇文章到这里就结束了,感谢支持

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