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枚举性能不好?那就用动态规划优化

前端

在程序设计中,我们经常会遇到这样一个问题:多个元素之间有很多种排列组合,让我们选出满足某个条件的最好的那个。比如说:一个字符串可以有 n 种子串,让我们从中选出最长的回文串。(回文串是指 abccba 这种反过来读也一样的字符串。)

如果我们用最朴素的枚举法来解决这个问题,时间复杂度将是 O(n^3)。因为我们需要枚举每一个子串,判断它是否是回文串,还要记录下最长的回文串。

但是,我们可以用动态规划来优化这个算法。动态规划是一种算法优化技术,它将问题分解成一系列子问题,然后逐个解决这些子问题。对于这个问题,我们可以定义一个二维数组 dp,其中 dp[i][j] 表示字符串中从下标 i 到下标 j 的子串是否是回文串。

我们可以通过以下步骤来计算 dp 数组:

  1. 初始化:对于所有下标 i,dp[i][i] = true(长度为 1 的子串都是回文串)。
  2. 枚举:对于每个长度为 2 的子串,如果两个字符相等,则 dp[i][i+1] = true。
  3. 归纳:对于每个长度大于 2 的子串,如果两个端点的字符相等,且中间的子串是回文串,则 dp[i][j] = true。

这样,我们就可以在 O(n^2) 的时间复杂度内求出 dp 数组。然后,我们可以通过遍历 dp 数组来找到最长的回文串。

动态规划是一种非常强大的算法优化技术,它可以将许多原本时间复杂度很高的算法优化到多项式时间复杂度。如果你经常遇到需要在大量数据中搜索最佳解的问题,那么动态规划是一个值得学习的算法。

下面是一个用动态规划求解最长回文串问题的 Python 代码示例:

def longest_palindrome(s):
  n = len(s)
  dp = [[False] * n for _ in range(n)]

  # 初始化
  for i in range(n):
    dp[i][i] = True

  # 枚举
  for i in range(n-1):
    if s[i] == s[i+1]:
      dp[i][i+1] = True

  # 归纳
  for l in range(3, n+1):
    for i in range(n-l+1):
      j = i + l - 1
      if s[i] == s[j] and dp[i+1][j-1]:
        dp[i][j] = True

  # 寻找最长回文串
  max_length = 0
  start = 0
  for i in range(n):
    for j in range(n):
      if dp[i][j] and j - i + 1 > max_length:
        max_length = j - i + 1
        start = i

  return s[start:start+max_length]