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首先,请注意您提供的题目链接是 LeetCode 14,但题目描述和代码实现应该对应于 LeetCode 125(验证回文串)。以下是按照您要求的格式编写的技术博客。
题目描述
给定一个字符串,判断它是否是回文串,只考虑字母和数字字符,可以忽略字母的大小写。
思路及实现
方式一:双指针
思路
从字符串的两端向中间遍历,跳过非字母和数字的字符,比较对应的字符是否相等。
代码实现
Java版本
public boolean isPalindrome(String s) { int left = 0, right = s.length() - 1; while (left < right) { // 跳过非字母和数字的字符 while (left < right && !Character.isLetterOrDigit(s.charAt(left))) { left++; } while (left < right && !Character.isLetterOrDigit(s.charAt(right))) { right--; } // 转换为小写并比较 if (Character.toLowerCase(s.charAt(left)) != Character.toLowerCase(s.charAt(right))) { return false; } left++; right--; } return true; }
说明:使用双指针从字符串两端向中间遍历,跳过非字母和数字的字符,比较对应字符(转换为小写后)是否相等。
C语言版本
#include <ctype.h> #include <stdbool.h> #include <string.h> bool isPalindrome(char *s) { int left = 0, right = strlen(s) - 1; while (left < right) { // 跳过非字母和数字的字符 while (left < right && !isalnum(s[left])) { left++; } while (left < right && !isalnum(s[right])) { right--; } // 转换为小写并比较 if (tolower(s[left]) != tolower(s[right])) { return false; } left++; right--; } return true; }
说明:C语言版本与Java版本类似,但使用了C标准库中的函数来处理字符。
Python3版本
def isPalindrome(s: str) -> bool: left, right = 0, len(s) - 1 while left < right: # 跳过非字母和数字的字符 while left < right and not s[left].isalnum(): left += 1 while left < right and not s[right].isalnum(): right -= 1 # 转换为小写并比较 if s[left].lower() != s[right].lower(): return False left += 1 right -= 1 return True
说明:Python版本与Java版本思路相同,但语法不同。
Golang版本
func isPalindrome(s string) bool { left, right := 0, len(s)-1 for left < right { // 跳过非字母和数字的字符 for left < right && !isAlnum(s[left]) { left++ } for left < right && !isAlnum(s[right]) { right-- } // 转换为小写并比较 if toLower(s[left]) != toLower(s[right]) { return false } left++ right-- } return true } func isAlnum(c byte) bool { return (c >= 'a' && c <= 'z') || (c >= 'A' && c <= 'Z') || (c >= '0' && c <= '9') } func toLower(c byte) byte { if c >= 'A' && c <= 'Z' { return c + 'a' - 'A' } return c }
说明:Golang版本也实现了双指针的逻辑,并额外定义了辅助
复杂度分析
- 时间复杂度:O(n),其中 n 是字符串的长度。在最坏情况下,我们需要遍历整个字符串一次。
- 空间复杂度:O(1),我们使用了常数级别的额外空间来存储指针和变量。
方式二:辅助栈
思路
我们可以使用一个栈来存储字符串的前半部分(忽略非字母和数字字符),然后逐个与字符串的后半部分(同样忽略非字母和数字字符)进行比较。
代码实现
Java版本
import java.util.Stack; public boolean isPalindromeWithStack(String s) { Stack<Character> stack = new Stack<>(); for (char c : s.toCharArray()) { if (Character.isLetterOrDigit(c)) { stack.push(Character.toLowerCase(c)); } } for (char c : s.toCharArray()) { if (Character.isLetterOrDigit(c)) { char topChar = stack.pop(); if (Character.toLowerCase(c) != topChar) { return false; } } } // 如果栈不为空,说明前半部分有多余字符,不是回文 return stack.isEmpty(); }
说明:首先将字符串中的字母和数字字符(转换为小写)压入栈中,然后再次遍历字符串并与栈顶字符进行比较。
C语言版本
由于C语言没有内建的栈,我们通常会使用数组来模拟栈的行为。
#include <ctype.h> #include <stdbool.h> #define MAX_STACK_SIZE 1000 bool isPalindromeWithStack(char *s) { char stack[MAX_STACK_SIZE]; int top = -1; for (int i = 0; s[i] != '\0'; i++) { if (isalnum(s[i])) { stack[++top] = tolower(s[i]); } } for (int i = 0; s[i] != '\0'; i++) { if (isalnum(s[i])) { if (tolower(s[i]) != stack[top--]) { return false; } } } return top == -1; }
说明:使用数组模拟栈的行为,首先将字母和数字字符压入栈中,然后再次遍历字符串并与栈顶字符进行比较。
Python3版本
Python中的列表可以作为栈使用。
def isPalindromeWithStack(s: str) -> bool: stack = [] for c in s: if c.isalnum(): stack.append(c.lower()) for c in s: if c.isalnum(): if c.lower() != stack.pop(): return False return len(stack) == 0
说明:Python版本使用列表作为栈,首先将字母和数字字符压入栈中,然后再次遍历字符串并与栈顶字符进行比较。
Golang版本
在Golang中,我们也可以使用切片(slice)来模拟栈。
func isPalindromeWithStack(s string) bool { stack := make([]byte, 0) for _, c := range s { if isAlnum(c) { stack = append(stack, toLower(c)) } } for _, c := range s { if isAlnum(c) { topChar := stack[len(stack)-1] stack = stack[:len(stack)-1] if toLower(c) != topChar { return false } } } return len(stack) == 0 } // isAlnum 和 toLower 函数与前面的Golang版本相同
说明:Golang版本使用切片作为栈,首先将字母和数字字符压入栈中,然后再次遍历字符串并与栈顶字符进行比较。
复杂度分析
- 时间复杂度:O(n),其中 n 是字符串的长度。我们需要遍历整个字符串两次,一次用于压栈,一次用于比较。
- 空间复杂度:O(n),在最坏情况下,我们需要将字符串中的所有字母和数字字符都压入栈中,因此栈的大小与字符串的长度成正比。但在实际情况中,由于我们只存储了字母和数字字符,所以空间复杂度可能会
总结
方式 | 优点 | 缺点 | 时间复杂度 | 空间复杂度 |
双指针法 | 代码简洁,时间效率高 | 依赖于字符串的结构,对于非回文字符串需要遍历整个字符串 | O(n) | O(1) |
辅助栈法 | 逻辑清晰,易于理解 | 需要额外的空间来存储栈,可能不是最优解 | O(n) | O(n) |
注意:在辅助栈法中,虽然空间复杂度是O(n),但在实际情况下,由于我们只存储了字母和数字字符,所以空间复杂度可能会低于O(n)。
相似题目
注意:这些题目可能不仅涉及回文字符串的验证,还可能包括回文子串、回文链表等不同的变种,但都与回文的概念相关。
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