LeetCode 125. 验证回文串：双指针解法全解析与优化

在字符串处理问题中，回文串判断是经典题型之一，而 LeetCode 125 题「验证回文串」更是面试中的高频考点。该题目要求我们在忽略非字母数字字符、统一大小写后，判断字符串是否正着读与反着读一致。本文将结合给出的双指针解法，从题目理解、代码分析、常见问题到优化方向，逐一展开讲解，帮助大家彻底掌握这道题的解题思路。

一、题目核心要求拆解

首先明确题目中的关键约束条件，避免解题时出现偏差：

仅考虑字母和数字字符，忽略空格、标点符号等非字母数字字符；
不区分大小写，例如 'A' 和 'a' 视为相同字符；
空字符串或仅含非字母数字字符的字符串，视为回文串（因为处理后为空，满足回文条件）。

示例：输入 "A man, a plan, a canal: Panama"，处理后为 "amanaplanacanalpanama"，是回文串，返回 true；输入 "race a car"，处理后为 "raceacar"，非回文串，返回 false。

二、给出代码的逻辑解析

该解法采用「双指针法」，是回文串判断的最优思路之一，时间复杂度 O(n)（n 为字符串长度，每个字符最多被访问一次），空间复杂度 O(1)（仅用常数额外空间）。核心分为两个函数：

1. 辅助函数 isReasonable：字符有效性处理

该函数的作用是判断字符是否为字母/数字，并对字母进行大小写统一，返回处理后的 ASCII 码（无效字符返回 -1），逻辑如下：

若为小写字母（ASCII 97-122）：直接返回原 ASCII 码；
若为大写字母（ASCII 65-90）：转换为小写（加 32）后返回；
若为数字（ASCII 48-57）：直接返回原 ASCII 码；
其他字符（空格、标点等）：返回 -1，表示无效。

这里补充一个细节：数字字符无需转换大小写，直接保留原码即可，这也是该函数相比初始版本的修正点（初始版本未处理数字，导致 "0P" 等用例判断错误）。

2. 主函数 isPalindrome：双指针核心判断

采用左右双指针相向遍历，逐步过滤无效字符并对比有效字符，逻辑如下：

初始化左指针 left = 0（字符串起始），右指针 right = s.length - 1（字符串末尾）；
循环条件：left ≤ right（确保所有字符都被对比）；
左指针遇到无效字符（isReasonable 返回 -1）：left 右移，跳过该字符；
右指针遇到无效字符（isReasonable 返回 -1）：right 左移，跳过该字符；
左右指针均指向有效字符，但处理后的值不相等：直接返回 false（非回文串）；
左右指针字符相等：双指针同时向中间移动，继续对比。

循环结束后，若所有有效字符都对称匹配，返回 true（是回文串）。

三、代码测试与常见问题排查

1. 测试用例验证

我们用几个典型用例测试代码正确性：

用例 1："A man, a plan, a canal: Panama" → 处理后为纯字母串，对称匹配，返回 true；
用例 2："race a car" → 处理后为 "raceacar"，中间字符不匹配，返回 false；
用例 3："0P" → 左指针 '0'（有效，ASCII 48），右指针 'P'（转小写后 ASCII 112），值不相等，返回 false（修正后正确）；
用例 4：" " → 无有效字符，返回 true；
用例 5："a0a" → 数字 0 有效，处理后为 "a0a"，对称匹配，返回 true。

2. 代码中可优化的细节

虽然该代码能正确解题，但存在一处冗余操作，可进一步优化：

问题：在循环中多次调用 isReasonable(leftCode) 和 isReasonable(rightCode)，同一字符的有效性处理被重复执行，增加了不必要的开销。

优化方案：将有效字符处理结果缓存到变量中，避免重复调用函数。

四、优化后的最终代码

typescript 复制代码

function isPalindrome(s: string): boolean {
  let left = 0, right = s.length - 1;
  while (left <= right) {
    const leftCode = s.charCodeAt(left);
    const rightCode = s.charCodeAt(right);
    // 缓存有效字符处理结果，避免重复调用
    const leftValid = isReasonable(leftCode);
    const rightValid = isReasonable(rightCode);
    
    if (leftValid === -1) {
      left++;
    } else if (rightValid === -1) {
      right--;
    } else if (leftValid !== rightValid) {
      return false;
    } else {
      left++;
      right--;
    }
  }
  return true;
};

// 字符有效性处理：字母转小写，数字保留，其他无效
function isReasonable(code: number): number {
  if (code >= 97 && code <= 122) { // 小写字母
    return code;
  } else if (code >= 65 && code <= 90) { // 大写字母转小写
    return code + 32;
  } else if (code >= 48 && code <= 57) { // 数字
    return code;
  } else { // 非字母数字
    return -1;
  }
}

优化后，每个字符的有效性处理仅执行一次，代码效率更高，同时可读性不受影响。

五、其他解题思路对比

除了双指针法，还有一种直观思路：先预处理字符串（过滤非字母数字、转小写），再判断处理后的字符串是否为回文。

typescript 复制代码

function isPalindrome(s: string): boolean {
  // 预处理：过滤非字母数字，转小写
  const processed = s.replace(/[^a-zA-Z0-9]/g, '').toLowerCase();
  // 判断回文（双指针或反转对比）
  let left = 0, right = processed.length - 1;
  while (left < right) {
    if (processed[left] !== processed[right]) {
      return false;
    }
    left++;
    right--;
  }
  return true;
}

该思路代码更简洁，但预处理阶段会额外占用 O(n) 空间（存储处理后的字符串），适合对代码简洁度要求高、空间限制宽松的场景；而双指针法（原地处理）空间复杂度 O(1)，是更优的空间效率方案，面试中更推荐。

六、总结与面试提示

验证回文串的核心考点的是「字符预处理」和「双指针遍历」，解题时需注意：

不要遗漏数字字符（容易忽略的细节，导致用例错误）；
双指针法的边界条件（left ≤ right，避免遗漏中间字符）；
代码优化意识（减少重复操作，平衡时间与空间效率）。

面试中遇到这道题时，优先给出双指针原地解法（体现空间优化思维），再补充预处理思路，能展现更全面的解题能力。同时，可主动提及测试用例设计（如含数字、纯符号、空字符串等），进一步提升面试表现。