Manacher Algorithm(马拉车算法)理解

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Manacher算法,一种求解字符串最长回文子串问题的高效算法,通过巧妙地利用回文子串和子回文串的特点,在线性时间内找出最长回文子串。核心在于通过预处理和维护一个动态数组,记录已知回文子串的半径,从而避免不必要的重复计算。算法通过在字符串的两边加入特殊字符,统一奇偶回文串的处理,简化流程。

首先,进行字符串预处理,将原始字符串两头以及相邻字符间插入特殊字符,确保所有回文串长度统一为奇数形式,便于后续处理。此步骤将回文串长度的奇偶性统一,简化算法逻辑。

接着,明确新字符串与原字符串的关系:原字符串的最长回文子串长度是新字符串的一半(对2取整)。预处理后的新字符串中得到的回文串长度均为奇数,通过此转换,由新回文串得到原回文串长度只需简单除以2。

核心数据结构是维护一个数组f,记录每个位置的最长回文半径。同时,需要维护两个关键变量:当前回文子串的中心点和最大右边界。算法通过动态更新这些变量,有效利用已知信息,减少无效计算。

初始化时,针对当前计算字符是否在已知最大右边界内,采取不同策略。若在边界内,利用已有信息快速计算回文半径;若不在,初始化为1,表示仅自身形成回文。之后,通过扩展边界,继续探测新的回文子串,更新回文半径和边界值。

时间复杂度分析表明,Manacher算法的效率主要源于重复利用已计算的信息,仅对字符串从左到右进行一次遍历,因此总时间复杂度为O(n)。算法巧妙地避免了重复计算,实现了高效求解。

最后,提及LeetCode 7题的代码实现,Manacher算法在该问题中展现出其高效性和简洁性,通过实现上述核心步骤,可高效解决最长回文子串问题,代码简洁且易于理解。

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