python实现求最长回文子串长度

Python  /  管理员 发布于 7年前   153

给定一个字符串，求它最长的回文子串长度，例如输入字符串'35534321'，它的最长回文子串是'3553'，所以返回4。

最容易想到的办法是枚举出所有的子串，然后一一判断是否为回文串，返回最长的回文子串长度。不用我说，枚举实现的耗时是我们无法忍受的。那么有没有高效查找回文子串的方法呢？答案当然是肯定的，那就是中心扩展法，选择一个元素作为中心，然后向外发散的寻找以该元素为圆心的最大回文子串。但是又出现了新的问题，回文子串的长度即可能是基数，也可能好是偶数，对于长度为偶数的回文子串来说是不存在中心元素的。那是否有一种办法能将奇偶长度的子串归为一类，统一使用中心扩展法呢？它就是manacher算法，在原字符串中插入特殊字符，例如插入#后原字符串变成'#3#5#5#3#4#3#2#1#'。现在我们对新字符串使用中心扩展发即可，中心扩展法得到的半径就是子串的长度。

现在实现思路已经明确了，先转化字符串'35534321'  ---->  '#3#5#5#3#4#3#2#1#'，然后求出以每个元素为中心的最长回文子串的长度。以下给出python实现:

#!/usr/bin/python# -*- coding: utf-8 -*-def max_substr(string):  s_list = [s for s in string]  string = '#' + '#'.join(s_list) + '#'  max_length = 0  length = len(string)  for index in range(0, length):    r_length = get_length(string, index)    if max_length < r_length:      max_length = r_length  return max_lengthdef get_length(string, index):  # 循环求出index为中心的最长回文字串  length = 0  r_ = len(string)  for i in range(1,index+1):    if index+i < r_ and string[index-i] == string[index+i]:      length += 1    else:      break  return lengthif __name__ == "__main__":  result = max_substr("35534321")  print result

功能已经实现了，经过测试也没有bug，但是我们静下心来想一想，目前的解法是否还有优化空间呢？根据目前的解法，我们求出了‘35534321‘中每个元素中心的最大回文子串。当遍历到'4'时，我们已经知道目前最长的回文子串的长度max_length是4，这是我们求出了以4为中心的最长回文子串长度是3，它比max_length要小，所以我们不更新max_length。换句话说，我们计算以4为中心的最长回文字串长度是做了无用功。这就是我们要优化的地方，既然某个元素的最长的回文子串长度并没有超过max_length，我们就没有必要计算它的最长回文子串，在遍历一个新的元素时，我们要优先判断以它为中心的回文子串的长度是否能超越max_length，如果不能超过，就继续遍历下一个元素。以下是优化后的实现：

#!/usr/bin/python# -*- coding: utf-8 -*-def max_substr(string):  s_list = [s for s in string]  string = '#' + '#'.join(s_list) + '#'  max_length = 0  length = len(string)  for index in range(0, length):    r_length = get_length2(string, index, max_length)    if max_length < r_length:      max_length = r_length  return max_lengthdef get_length2(string, index, max_length):  # 基于已知的最长字串求最长字串  # 1.中心+最大半径超出字符串范围, return  r_ = len(string)  if index + max_length > r_:    return max_length  # 2.无法超越最大半径, return  l_string = string[index - max_length + 1 : index + 1]  r_string = string[index : index + max_length]  if l_string != r_string[::-1]:    return max_length  # 3.计算新的最大半径  result = max_length  for i in range(max_length, r_):    if index-i >= 0 and index+i < r_ and string[index-i] == string[index+i]:      result += 1    else:      break  return result - 1if __name__ == "__main__":  result = max_substr("35534321")  print result

那么速度到底提升了多少呢，以字符串1000个‘1'为例，优化前的算法执行时间为0.239018201828，优化后为0.0180191993713，速度提升了10倍左右

/usr/bin/python /Users/hakuippei/PycharmProjects/untitled/the_method_of_programming.py0.2390182018280.0180191993713

再给大家分享一个实例：

#!usr/bin/env python#encoding:utf-8'''__Author__:沂水寒城功能：寻找最长回文子序列'''def slice_window(one_str,w=1):  '''  滑窗函数  '''  res_list=[]  for i in range(0,len(one_str)-w+1):    res_list.append(one_str[i:i+w])  return res_listdef is_huiwen(one_str_list):   '''  输入一个字符串列表，判断是否为回文序列   '''   if len(one_str_list)==1:     return True    else:     half=len(one_str_list)/2     if len(one_str_list)%2==0:       first_list=one_str_list[:half]       second_list=one_str_list[half:]     else:       first_list=one_str_list[:half]       second_list=one_str_list[half+1:]     if first_list==second_list[::-1]:       return True      else:       return False def find_longest_sub_palindrome_str(one_str):  '''  主函数,寻找最长回文子序列  '''  all_sub=[]  for i in range(1,len(one_str)):    all_sub+=slice_window(one_str,i)  all_sub.append(one_str)  new_list=[]  for one in all_sub:    if is_huiwen(list(one)):      new_list.append(one)  new_list.sort(lambda x,y:cmp(len(x),len(y)),reverse=True)  print new_list[0]if __name__ == '__main__':  one_str_list=['uabcdcbaop','abcba','dmfdkgbbfdlg','mnfkabcbadk']  for one_str in one_str_list:    find_longest_sub_palindrome_str(one_str)

结果如下：

abcdcba abcba bb abcba [Finished in 0.3s]