动态规划序列问题10:回文子串

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回文子串

力扣647. 回文子串 - 力扣(LeetCode)
给你一个字符串 s ,请你统计并返回这个字符串中 回文子串 的数目。
回文字符串 是正着读和倒过来读一样的字符串。
子字符串 是字符串中的由连续字符组成的一个序列。
具有不同开始位置或结束位置的子串,即使是由相同的字符组成,也会被视作不同的子串。

示例 1:

输入:s = "abc"
输出:3
解释:三个回文子串: "a", "b", "c"

示例 2:
输入:s = "aaa"
输出:6
解释:6个回文子串: "a", "a", "a", "aa", "aa", "aaa"
提示:

  • 1 <= s.length <= 1000
  • s 由小写英文字母组成

动规五部曲:

1. 确定dp数组以及下标的含义

布尔类型的dp[i][j]:表示区间范围[i,j] (注意是左闭右闭)的子串是否是回文子串,如果是dp[i][j]为true,否则为false。

2. 确定递推公式

在确定递推公式时,就要分析如下几种情况。

整体上是两种,就是s[i]与s[j]相等,s[i]与s[j]不相等这两种。

当s[i]与s[j]不相等,那没啥好说的了,dp[i][j]一定是false。

当s[i]与s[j]相等时,这就复杂一些了,有如下三种情况

  • 情况一:下标i 与 j相同,同一个字符例如a,当然是回文子串
  • 情况二:下标i 与 j相差为1,例如aa,也是回文子串
  • 情况三:下标:i 与 j相差大于1的时候,例如cabac,此时s[i]与s[j]已经相同了,我们看i到j区间是不是回文子串就看aba是不是回文就可以了,那么aba的区间就是 i+1 与 j-1区间,这个区间是不是回文就看dp[i + 1][j - 1]是否为true。

以上三种情况分析完了,那么递归公式如下:

                if(s.charAt(i) == s.charAt(j)){
                    if(j - i <= 1){
                       dp[i][j] = true;
                        arr++; 
                    }else if(dp[i + 1][j - 1]){
                        dp[i][j] = true;
                        arr++;
                    }
                }    

result就是统计回文子串的数量。

注意这里我没有列出当s[i]与s[j]不相等的时候,因为在dp[i][j]初始化的时候,就初始为false。

3. dp数组如何初始化

所以dp[i][j]初始化为false。

4. 确定遍历顺序

遍历顺序可有有点讲究了。

首先从递推公式中可以看出,情况三是根据dp[i + 1][j - 1]是否为true,在对dp[i][j]进行赋值true的。

dp[i + 1][j - 1] 在 dp[i][j]的左下角,如图:

image.png
如果这矩阵是从上到下,从左到右遍历,那么会用到没有计算过的dp[i + 1][j - 1],也就是根据不确定是不是回文的区间[i+1,j-1],来判断了[i,j]是不是回文,那结果一定是不对的。

所以一定要从下到上,从左到右遍历,这样保证dp[i + 1][j - 1]都是经过计算的

有的代码实现是优先遍历列,然后遍历行,其实也是一个道理,都是为了保证dp[i + 1][j - 1]都是经过计算的。

代码如下:

         for(int i = s.length() - 1; i >= 0; i--)
            for(int j = i; j < s.length(); j++){
                if(s.charAt(i) == s.charAt(j)){
                    if(j - i <= 1){
                       dp[i][j] = true;
                        arr++; 
                    }else if(dp[i + 1][j - 1]){
                        dp[i][j] = true;
                        arr++;
                    }
                }    
            }

5. 举例推导dp数组

举例,输入:"aaa",dp[i][j]状态如下:

image.png
图中有6个true,所以就是有6个回文子串。

注意因为dp[i][j]的定义,所以j一定是大于等于i的,那么在填充dp[i][j]的时候一定是只填充右上半部分

以上分析完毕,Java代码如下:

class Solution {
    public int countSubstrings(String s) {
        int l = s.length();
        boolean[][] dp = new boolean[l][l];
        int arr = 0;
        for(int i = l - 1; i >= 0; i--)
            for(int j = i; j < l; j++){
                if(s.charAt(i) == s.charAt(j)){
                    if(j - i <= 1){
                       dp[i][j] = true;
                        arr++; 
                    }else if(dp[i + 1][j - 1]){
                        dp[i][j] = true;
                        arr++;
                    }
                }    
            }
        return arr;
    }
}