双指针模式在回文串判断中的应用与原理详解

双指针模式在回文串判断中的应用与原理详解

本文深入探讨了如何利用双指针模式高效判断字符串是否为回文串。我们将详细解析 while(left

理解双指针模式与回文串检测

回文串是指一个正读反读都一样的字符串,例如 “racecar” 或 “madam”。双指针模式是解决这类问题的一种经典且高效的方法。其核心思想是设置两个指针,一个从字符串的起始位置(左端)开始,另一个从字符串的末尾位置(右端)开始,然后逐步向中间移动,同时比较两个指针所指向的字符。

在实现回文串检测时,我们通常需要先对输入字符串进行预处理,以确保比较的准确性。这包括将所有字符转换为小写(或大写),并移除所有非字母数字的字符。这样可以避免因大小写或标点符号差异而导致的错误判断。

以下是使用双指针模式判断回文串的典型实现:

/** * 判断一个字符串是否为回文串 * @param {string} s 输入字符串 * @return {boolean} 如果是回文串则返回 true,否则返回 false */var isPalindrome = function(s) {    // 预处理字符串:转换为小写并移除所有非字母数字字符    const processedStr = s.toLowerCase().replace(/[^0-9a-z]/g, "");    let left = 0; // 左指针,从字符串开头开始    let right = processedStr.length - 1; // 右指针,从字符串末尾开始    // 当左指针仍在右指针的左侧时,持续比较    while (left < right) {        // 如果左右指针指向的字符不相等,则不是回文串        if (processedStr[left] !== processedStr[right]) {            return false;        }        // 移动指针:左指针向右移动,右指针向左移动        left++;        right--;    }    // 如果循环结束都没有发现不匹配的字符,则是回文串    return true;};// 示例测试console.log("racecar:", isPalindrome('racecar')); // trueconsole.log("Ceci n’est pas une palindrome:", isPalindrome('Ceci n’est pas une palindrome')); // falseconsole.log("A man, a plan, a canal: Panama:", isPalindrome('A man, a plan, a canal: Panama')); // trueconsole.log(" ", isPalindrome(' ')); // true

深入理解 while(left

对于初学者来说,while(left

关键在于理解回文串的定义和双指针的工作原理:

偶数长度字符串:

例如 “abba”。第一轮:left 指向 ‘a’ (索引0),right 指向 ‘a’ (索引3)。匹配。left 变为 1,right 变为 2。第二轮:left 指向 ‘b’ (索引1),right 指向 ‘b’ (索引2)。匹配。left 变为 2,right 变为 1。此时,left (2) 不再小于 right (1),循环终止。所有需要配对的字符都已成功比较。

奇数长度字符串:

例如 “racecar”。预处理后为 “racecar”。第一轮:left 指向 ‘r’ (索引0),right 指向 ‘r’ (索引6)。匹配。left 变为 1,right 变为 5。第二轮:left 指向 ‘a’ (索引1),right 指向 ‘a’ (索引5)。匹配。left 变为 2,right 变为 4。第三轮:left 指向 ‘c’ (索引2),right 指向 ‘c’ (索引4)。匹配。left 变为 3,right 变为 3。此时,left (3) 不再小于 right (3),循环终止。

为什么中间字符无需额外检查?

在奇数长度的字符串中,中间的字符(例如 “racecar” 中的 ‘e’)是独一无二的,它没有“对称”的另一半可以进行比较。一个字符本身总是“回文”的。因此,无论这个中间字符是什么,它都不会影响整个字符串是否为回文串的判断。只要其两侧对称位置的字符都匹配,那么整个字符串就是回文串。while(left

替代循环条件:while(left

虽然 while(left 区别在于:

while(left 循环在 left 和 right 指针相遇或交叉时停止。对于奇数长度字符串,中间的字符不会被检查(因为 left 和 right 会在中间字符的两侧停止,或者在下一轮迭代前相等)。这是最常见且推荐的做法,因为它避免了对中间字符的冗余检查。while(left 循环会多执行一轮,直到 left 指针越过 right 指针。对于奇数长度字符串,当 left 和 right 都指向中间字符时,循环会执行最后一次,比较 processedStr[middle] 与 processedStr[middle]。虽然这不会影响结果,但它增加了一次不必要的比较操作。

因此,对于回文串判断,while(left

总结

双指针模式是解决回文串问题的强大工具。通过对字符串进行预处理,并利用 left 和 right 指针从两端向中间移动,我们可以高效地判断字符串是否为回文串。while(left

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