这是 LeetCode 上的「132. 分割回文串 II」,难度为「困难」。
Tag : 「回文串」、「线性 DP」
给你一个字符串 s,请你将 s 分割成一些子串,使每个子串都是回文。
返回符合要求的 最少分割次数 。
示例 1:
输入:s = "aab"
输出:1
解释:只需一次分割就可将 s 分割成 ["aa","b"] 这样两个回文子串。
示例 2:
输入:s = "a"
输出:0
示例 3:
输入:s = "ab"
输出:1
提示:
如果在 131. 分割回文串 有使用到 DP 进行预处理的话。
这道题就很简单了,就是一道常规的动态规划题。
为了方便,我们约定所有下标从
开始。
即对于长度为
的字符串,我们使用
进行表示。
估计不少看过三叶题解的同学都知道,这样做的目的是为了减少边界情况判断,这本身也是对于「哨兵」思想的运用。
我们定义
为将
这一段字符分割为若干回文串的最小分割次数,那么最终答案为
。
不失一般性的考虑
如何转移:
个字符」能形成回文串。那么最小分割次数为 0,此时有
;
个字符」不能形成回文串。此时我们需要枚举左端点
,如果
这一段是回文串的话,那么有
。
在
中满足回文要求的左端点位置
可能有很多个,我们在所有方案中取一个
即可。
剩下的问题是,我们如何快速判断连续一段
是否为回文串,做法和昨天的 131. 分割回文串 一模一样。
PS. 在 131. 分割回文串,数据范围只有
,因此我们可以不使用 DP 进行预处理,而是使用双指针来判断是否回文也能过。但是该题数据范围为
(数量级为
),使用朴素做法判断是否回文的话,复杂度会去到
(计算量为
),必然超时。
因此我们不可能每次都使用双指针去线性扫描一遍
判断是否回文。
一个合理的做法是,我们先预处理出所有的
,
代表
这一段是否为回文串。
预处理
的过程可以用递推去做。
要想
,必须满足以下两个条件:
由于状态
依赖于状态
,因此需要我们左端点
是「从大到小」进行遍历;而右端点
是「从小到大」进行遍历。
因此最终的遍历过程可以整理为:右端点
一直往右移动(从小到大),在
固定情况下,左端点
在
在左边开始,一直往左移动(从大到小)。
代码:
class Solution {
public int minCut(String s) {
int n = s.length();
char[] cs = s.toCharArray();
// g[l][r] 代表 [l,r] 这一段是否为回文串
boolean[][] g = new boolean[n + 1][n + 1];
for (int r = 1; r <= n; r++) {
for (int l = r; l >= 1; l--) {
// 如果只有一个字符,则[l,r]属于回文
if (l == r) {
g[l][r] = true;
} else {
// 在 l 和 r 字符相同的前提下
if (cs[l - 1] == cs[r - 1]) {
// 如果 l 和 r 长度只有 2;或者 [l+1,r-1] 这一段满足回文,则[l,r]属于回文
if (r - l == 1 || g[l + 1][r - 1]) {
g[l][r] = true;
}
}
}
}
}
// f[r] 代表将 [1,r] 这一段分割成若干回文子串所需要的最小分割次数
int[] f = new int[n + 1];
for (int r = 1; r <= n; r++) {
// 如果 [1,r] 满足回文,不需要分割
if (g[1][r]) {
f[r] = 0;
} else {
// 先设定一个最大分割次数(r 个字符最多消耗 r - 1 次分割)
f[r] = r - 1;
// 在所有符合 [l,r] 回文的方案中取最小值
for (int l = 1; l <= r; l++) {
if (g[l][r]) f[r] = Math.min(f[r], f[l - 1] + 1);
}
}
}
return f[n];
}
}
有同学会对「如何确定 DP 的状态定义」有疑问,觉得自己总是定不下 DP 的状态定义。
首先,十分正常,不用担心。
DP 的状态定义,基本上是考经验的(猜的),猜对了 DP 的状态定义,基本上「状态转移方程」就是呼之欲出。
虽然大多数情况都是猜的,但也不是毫无规律,相当一部分是定义是与「结尾」和「答案」有所关联的。
例如本题定义
为以下标为
的字符作为结尾(结尾)的最小分割次数(答案)。
因此对于那些你没见过的 DP 模型题,可以从这两方面去「猜」。
如果你还学有余力的话,可以看看下面这篇题解。
提供了「回文串」问题的究极答案:Manacher 算法。
由于 Manacher 算法较为局限,只能解决「回文串」问题,远不如 KMP 算法使用广泛,不建议大家深究原理,而是直接当做「模板」背过。
背过这样的算法的意义在于:相当于大脑里有了一个时间复杂度为
的 api 可以使用,这个 api 传入一个字符串,返回该字符串的最大回文子串。
如果觉得自己背不下来,也没有问题。事实上我还没有见过必须使用 Manacher 算法才能过的回文串题。
这是我们「刷穿 LeetCode」系列文章的第 No.132
篇,系列开始于 2021/01/01,截止于起始日 LeetCode 上共有 1916 道题目,部分是有锁题,我们将先将所有不带锁的题目刷完。
在这个系列文章里面,除了讲解解题思路以外,还会尽可能给出最为简洁的代码。如果涉及通解还会相应的代码模板。
为了方便各位同学能够电脑上进行调试和提交代码,我建立了相关的仓库:https://github.com/SharingSource/LogicStack-LeetCode 。
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