131. 分割回文串

131. 分割回文串

131. 分割回文串

难度中等

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 回文串 。返回 s 所有可能的分割方案。

回文串 是正着读和反着读都一样的字符串。

示例 1:

输入:s = "aab"
输出:[["a","a","b"],["aa","b"]]

示例 2:

输入:s = "a"
输出:[["a"]]

提示:

  • 1 <= s.length <= 16
  • s 仅由小写英文字母组成

函数签名:

func partition(s string) [][]string

分析

穷举回溯

假设 s 长度为n,则需要在 n 个字符的空档中做分割,需要保证分割后的所有子串为回文串。

代码框架如下:

func partition(s string) [][]string {
	var res [][]string
	var cur []string
	var backtrack func(start int)
	backtrack = func(start int) {
		if start == len(s) {
			res = append(res, append([]string{}, cur...))
			return
		}
		for end := start+1; end <= len(s); end++ {
			if isPalindrome(s[start:end]) {
				cur = append(cur, s[start:end])
				backtrack(end)
				cur = cur[:len(cur)-1]
			}
		}
	}
	backtrack(0)
	return res
}

isPalindrome 函数不难实现,可以用双指针的方法在线性时间复杂度得出结果。但是在递归里边做这个线性操作,复杂度会比较高。可以事先单独计算出每个子串是否为回文串(用区间 dp 的方法会比较高效),在递归回溯里边就可以在常数时间得到结果。

func partition(s string) [][]string {
	var res [][]string
	var cur []string
	isPalindrome := getPalindromeMemo(s)
	var backtrack func(start int)
	backtrack = func(start int) {
		if start == len(s) {
			res = append(res, append([]string{}, cur...))
			return
		}
		for end := start+1; end <= len(s); end++ {
			if isPalindrome[start][end-1] { // isPalindrome(s[start:end])
				cur = append(cur, s[start:end])
				backtrack(end)
				cur = cur[:len(cur)-1]
			}
		}
	}
	backtrack(0)
	return res
}

func getPalindromeMemo(s string) [][]bool {
	n := len(s)
	// res[i][j] 表示 s[i:j+1] 是不是一个回文串
	res := make([][]bool, n)
	for i := range res {
		res[i] = make([]bool, n)
		for j := range res[i] {
			res[i][j] = true
		}
	}
	// 区间 dp
	for i := n - 1; i >= 0; i-- {
		for j := i + 1; j < n; j++ {
			res[i][j] = s[i] == s[j] && res[i+1][j-1]
		}
	}
	return res
}

时间复杂度:O(n 2^n),其中 n 是字符串 s 的长度。在最坏情况下,s 包含 n 个完全相同的字符,因此它的任意一种划分方法都满足要求。而长度为 n 的字符串的划分方案数为 2^(n-1),每一种划分方法需要 O(n) 的时间求出对应的划分结果并放入答案,因此总时间复杂度为 O(n 2^n)。尽管动态规划预处理需要 O(n^2) 的时间,但在渐进意义下小于 O(n * 2^n),因此可以忽略。

空间复杂度:O(n^2),这里不计算返回答案占用的空间。动态规划需要使用的空间为 O(n^2),而在回溯的过程中,使用 O(n) 的栈空间以及 O(n)的用来存储当前字符串分割方法的空间。由于 O(n) 在渐进意义下小于 O(n^2),因此空间复杂度为 O(n^2)。

132. 分割回文串 II

难度困难

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:

  • 1 <= s.length <= 2000
  • s 仅由小写英文字母组成

函数签名:

func minCut(s string) int

分析

动态规划

定义长度 为 n 的动态规划数组 dp,dp[i] 代表将 s[:i+1] 切割成若干回文子串的最小次数,dp[i] 可以由比 i 小的 j 的值 dp [j] 推出:

[xxxjxxxxxi]

如果 xxxxxi 是个回文串,那么 dp[i] = dp[j]+1
当然 需要从 0 到 i-1 枚举 j,枚举过程中更新 dp[i]

同样可以用上个问题区间动态规划的方法,事先求出 isPalindrome 数组以减少时间复杂度。

func minCut(s string) int {
	n := len(s)
	isPalindrome := getPalindromeMemo(s)
	// dp[i] 代表将 s[:i+1] 切割成若干回文子串的最小次数
	dp := make([]int, n)
	for i := range dp {
		if isPalindrome[0][i] { // s[:i+1] 已经是个回文串,最小切割次数为 0
			continue
		}
		dp[i] = math.MaxInt64
		for j := 0; j < i; j++ {
			if isPalindrome[j+1][i] && dp[j]+1 < dp[i] {
				dp[i] = dp[j] + 1
			}
		}
	}
	return dp[n-1]
}

时空复杂度都是 O(n^2)。