CodeTop Top 300 热门题目2-最长回文子串

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2 5 最长回文子串 中等 318 LeetCode

给你一个字符串 s,找到 s 中最长的 回文 子串。

示例 1:

复制代码
输入:s = "babad"
输出:"bab"
解释:"aba" 同样是符合题意的答案。

示例 2:

复制代码
输入:s = "cbbd"
输出:"bb"

提示:

  • 1 <= s.length <= 1000
  • s 仅由数字和英文字母组成
python 复制代码
def longestPalindrome(s: str) -> str:
    """
    找出字符串中最长的回文子串
    
    算法思路:中心扩散法
    - 回文串是对称的,从中心向两边扩散
    - 每个字符(或字符间隙)都可以作为中心
    - 遍历所有可能的中心,找出最长的回文
    
    时间复杂度:O(n²),n个中心,每个中心最多扩散n次
    空间复杂度:O(1),只需常数级变量
    """
    
    if len(s) < 2:
        return s
    
    # 记录最长回文的起始位置和长度
    start = 0
    max_length = 0
    
    for i in range(len(s)):
        # 情况1:以单个字符为中心(奇数长度回文)
        # 例如 "aba",中心是 'b'
        len1 = expand_around_center(s, i, i)
        
        # 情况2:以两个字符之间的间隙为中心(偶数长度回文)
        # 例如 "abba",中心在两个 'b' 之间
        len2 = expand_around_center(s, i, i + 1)
        
        # 取两种情况中的较大值
        current_length = max(len1, len2)
        
        # 如果找到更长的回文,更新记录
        if current_length > max_length:
            max_length = current_length
            # 计算回文串的起始位置
            # 如果是奇数长度:i - len1//2
            # 如果是偶数长度:i - len2//2 + 1
            start = i - (current_length - 1) // 2
    
    # 返回最长回文子串
    return s[start:start + max_length]


def expand_around_center(s: str, left: int, right: int) -> int:
    """
    从中心向两边扩散,寻找回文
    
    参数:
        left: 左指针起始位置
        right: 右指针起始位置
    
    返回:
        回文串的长度
    """
    # 当左右指针不越界,且字符相等时,继续扩散
    while left >= 0 and right < len(s) and s[left] == s[right]:
        left -= 1   # 左指针向左移动
        right += 1  # 右指针向右移动
    
    # 退出循环时,s[left] != s[right] 或越界
    # 回文串范围是 (left+1, right-1),长度 = right - left - 1
    return right - left - 1


# 测试用例
if __name__ == "__main__":
    # 测试1: "babad" → "bab" 或 "aba",长度为3
    test1 = "babad"
    print(f"输入: {test1}, 输出: {longestPalindrome(test1)}")  # bab
    
    # 测试2: "cbbd" → "bb",长度为2
    test2 = "cbbd"
    print(f"输入: {test2}, 输出: {longestPalindrome(test2)}")  # bb
    
    # 测试3: "a" → "a",长度为1
    test3 = "a"
    print(f"输入: {test3}, 输出: {longestPalindrome(test3)}")  # a
    
    # 测试4: "ac" → "a" 或 "c",长度为1
    test4 = "ac"
    print(f"输入: {test4}, 输出: {longestPalindrome(test4)}")  # a
    
    # 测试5: "abacdfgdcaba" → "aba",长度为3
    test5 = "abacdfgdcaba"
    print(f"输入: {test5}, 输出: {longestPalindrome(test5)}")  # aba

算法图解(以 "babad" 为例):

字符串: b a b a d

索引: 0 1 2 3 4

中心遍历:

i=0 (中心在 'b'):

奇数: expand(0,0) → 'b' → 长度1

偶数: expand(0,1) → 'b'≠'a' → 长度0

i=1 (中心在 'a'):

奇数: expand(1,1) → 'a' → 长度1

偶数: expand(1,2) → 'ab'≠'ba' → 长度0

i=2 (中心在 'b'):

奇数: expand(2,2) → 'b' → 'aba' → 找到长度3的回文!

左右都相等,继续扩散

偶数: expand(2,3) → 'ba' → 'abad' ≠ 'daba' → 长度0

最终结果: "aba" (索引1-3),长度3

关键点:

  1. 两种中心:单字符(奇数长度)和双字符间隙(偶数长度)
  2. 起始位置计算 :start = i - (length - 1) // 2,同时适用于奇偶
  3. 退出循环时 :left 和 right 已经越界或不匹配,回文范围是 (left+1, right-1)

时间复杂度分析:

  • 外层循环:n 次遍历
  • 内层扩散:每次最多 O(n)
  • 总计:O(n²)
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