双指针法判断回文串技巧分享
本文深入解析了使用双指针法高效判断回文串的技巧,该方法是解决字符串是否正反相同的经典算法。文章详细阐述了双指针模式的核心原理,包括字符串预处理(忽略大小写和非字母数字字符)、指针初始化以及`while(left
双指针模式判断回文串
回文串是指一个正读和反读都一样的字符串,例如“level”、“racecar”或“上海自来水来自海上”。在计算机科学中,判断一个字符串是否为回文串是一个常见的问题。双指针模式(Two Pointers Pattern)是解决此类问题的一种高效且直观的方法。
1. 双指针模式核心原理
双指针模式通过在数据结构的两端或特定位置设置两个指针,然后根据特定条件向中间或特定方向移动,以完成遍历、比较或操作。对于回文串判断,其基本思想是:
- 初始化两个指针,一个指向字符串的起始位置(左指针 left),另一个指向字符串的末尾位置(右指针 right)。
- 在两个指针相遇或交叉之前,不断比较它们所指向的字符。
- 如果任意一对字符不匹配,则该字符串不是回文串。
- 如果所有字符对都匹配,直到指针相遇或交叉,则该字符串是回文串。
2. 字符串预处理
在进行回文串判断之前,通常需要对原始字符串进行预处理,以确保比较的准确性。这主要包括两个方面:
- 忽略大小写: 将所有字符转换为统一的大小写(通常是小写),例如 'Racecar' 和 'racecar' 都应被视为回文串。
- 忽略非字母数字字符: 移除字符串中的空格、标点符号或其他特殊字符,只保留字母和数字进行比较。例如 'A man, a plan, a canal: Panama' 在预处理后应变为 'amanaplanacanalpanama'。
预处理可以通过正则表达式和字符串方法实现。
3. 代码实现与解析
以下是使用 JavaScript 实现双指针模式判断回文串的示例代码:
/** * 判断一个字符串是否为回文串 * @param {string} s 输入字符串 * @return {boolean} 是否为回文串 */ var isPalindrome = function(s) { // 1. 预处理字符串:转换为小写并移除所有非字母数字字符 const cleanedStr = s.toLowerCase().replace(/[^0-9a-z]/g, ""); // 2. 初始化双指针 let left = 0; // 左指针,指向字符串开头 let right = cleanedStr.length - 1; // 右指针,指向字符串末尾 // 3. 遍历比较:当左指针小于右指针时继续循环 while (left < right) { // 如果左右指针指向的字符不相等,则不是回文串 if (cleanedStr[left] !== cleanedStr[right]) { return false; } // 移动指针:左指针向右移动,右指针向左移动 left++; right--; } // 如果循环结束仍未返回 false,说明是回文串 return true; }; // 示例测试 console.log(isPalindrome('racecar')); // true console.log(isPalindrome('A man, a plan, a canal: Panama')); // true console.log(isPalindrome('Ceci n’est pas une palindrome')); // false console.log(isPalindrome('')); // true (空字符串是回文串) console.log(isPalindrome('a')); // true (单个字符是回文串)
4. 深入理解 while(left < right) 循环条件
原始问题中提到了对 while(left < right) 循环条件的疑问,特别是对于奇数长度字符串(如 'racecar')是否会“遗漏”中间字符。这里我们详细解释其工作原理:
- 核心逻辑: 判断回文串的关键在于,字符串前半部分的字符是否与后半部分对应位置的字符对称相等。中间的字符(如果字符串长度为奇数)自身没有对称的配对字符,因此其值不影响回文性。
- 偶数长度字符串(例如 'abba'):
- 初始:left = 0 (a), right = 3 (a)
- 第一次循环:cleanedStr[0] ('a') == cleanedStr[3] ('a')。left 变为 1, right 变为 2。
- 第二次循环:left = 1 (b), right = 2 (b)。cleanedStr[1] ('b') == cleanedStr[2] ('b')。left 变为 2, right 变为 1。
- 此时 left (2) 不再小于 right (1),循环终止。所有配对字符都已检查完毕。
- 奇数长度字符串(例如 'racecar'):
- 初始:left = 0 (r), right = 6 (r)
- 第一次循环:cleanedStr[0] ('r') == cleanedStr[6] ('r')。left 变为 1, right 变为 5。
- 第二次循环:left = 1 (a), right = 5 (a)。cleanedStr[1] ('a') == cleanedStr[5] ('a')。left 变为 2, right 变为 4。
- 第三次循环:left = 2 (c), right = 4 (c)。cleanedStr[2] ('c') == cleanedStr[4] ('c')。left 变为 3, right 变为 3。
- 此时 left (3) 不再小于 right (3),循环终止。中间字符 'e'(索引 3)没有被显式比较,但这是正确的,因为回文性不依赖于中间字符与自身的比较。
总结: while(left < right) 条件确保了我们只比较需要配对的字符。当 left 指针和 right 指针相遇或交叉时,所有必要的对称比较都已经完成。对于奇数长度的字符串,中间的字符是它自己,无需进行额外的比较。
5. 替代循环条件 while(left <= right)
如果将循环条件改为 while(left <= right),对于奇数长度字符串,循环会多执行一次,将中间字符与自身进行比较。例如对于 'racecar',当 left 和 right 都指向 'e' 时,left <= right 仍然为真,会执行一次 cleanedStr[3] === cleanedStr[3] 的比较。这虽然不会影响结果的正确性,但多了一次不必要的比较操作。因此,在大多数情况下,while(left < right) 是更简洁和高效的选择。
6. 注意事项与优化
- 空字符串和单字符字符串: 根据回文串的定义,空字符串和只包含一个字符的字符串通常被认为是回文串。上述代码能够正确处理这些情况。
- 时间复杂度: 字符串预处理的时间复杂度取决于字符串长度 N 和正则表达式的复杂性,通常为 O(N)。双指针遍历的时间复杂度为 O(N/2),即 O(N)。因此,总的时间复杂度为 O(N)。
- 空间复杂度: replace() 方法会创建一个新的字符串 cleanedStr,因此空间复杂度为 O(N)。如果允许修改原始字符串或使用双指针直接在原始字符串上操作(但需要额外逻辑跳过非字母数字字符),则空间复杂度可以优化到 O(1)。
总结
双指针模式是解决回文串判断问题的有效方法。通过在字符串两端设置指针并向内移动,我们可以高效地比较对称位置的字符。理解 while(left < right) 循环条件对于正确处理奇数和偶数长度字符串至关重要,它避免了不必要的比较,使得算法既正确又高效。掌握这一模式不仅能解决回文串问题,也能为解决其他需要双向遍历或配对比较的算法问题提供思路。
今天带大家了解了的相关知识,希望对你有所帮助;关于文章的技术知识我们会一点点深入介绍,欢迎大家关注golang学习网公众号,一起学习编程~

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