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递归移除相邻重复字符的时间复杂度分析

花韻仙語

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发布时间:2026-02-22 10:28:02

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来源于php中文网

原创

递归移除相邻重复字符的时间复杂度分析

本文深入剖析 rremove 函数的渐进时间复杂度,指出其实际为 O(n),而非常见的误判 O(n²),并通过代码逻辑拆解、迭代次数证明与关键反例说明为何单轮 solve 即可消除所有相邻重复组。

本文深入剖析 `rremove` 函数的渐进时间复杂度,指出其实际为 o(n),而非常见的误判 o(n²),并通过代码逻辑拆解、迭代次数证明与关键反例说明为何单轮 `solve` 即可消除所有相邻重复组。

该问题实现了一个“反复移除所有相邻重复字符直至无可移除”的功能(例如 "aabccba" → "ba" → "ba",终止)。表面上看,外层 while 循环似乎可能执行多次,引发对 O(n²) 的担忧;但核心洞察在于:solve 方法本身已具备全局去重能力——它并非仅删除一对相邻重复,而是对输入字符串进行一次完整扫描,合并并跳过所有连续相同字符段,仅保留每段的首个字符(若未被完全抵消)

我们来逐层解析:

✅ solve 方法的真实行为

String solve(String s) {
    StringBuilder ans = new StringBuilder();
    int i = 0;
    while (i < s.length()) {
        // 若当前字符与下一个相同,跳过整个连续重复段(如 "aaaa" → 跳过全部4个)
        if (i < s.length() - 1 && s.charAt(i) == s.charAt(i + 1)) {
            while (i < s.length() - 1 && s.charAt(i) == s.charAt(i + 1)) {
                i++; // 移动至该重复段末尾
            }
        } else {
            ans.append(s.charAt(i)); // 仅保留该段首字符(即“未被抵消”的字符)
        }
        i++; // 跳过当前处理位置(注意:此处 i++ 在 if-else 外,确保不重复处理)
    }
    return ans.toString();
}

⚠️ 关键点:solve("aabbcc") 直接返回 ""(全抵消),solve("abccba") 返回 "abba",solve("abccba") 再次调用仍返回 "abba" —— 但更重要的是:solve 从不保留任何相邻重复对。它在单次线性扫描中,对每个连续字符块(run)只决定是否保留 一个 字符(取决于该块长度是否为奇数),且自动跳过偶数长度块(全部抵消)、保留奇数长度块的最后一个字符(等价于首字符经奇偶次抵消后剩余)。

? 示例验证:
s = "aaabbbcc"

  • aaa → 长度3(奇)→ 保留 'a'
  • bbb → 长度3(奇)→ 保留 'b'
  • cc → 长度2(偶)→ 不保留
    → solve(s) = "ab",无相邻重复。
    后续调用 solve("ab") 仍得 "ab",循环终止。

✅ 外层循环最多执行 1 次

rremove 中的循环条件是:

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while (s1.length() != s.length()) {
    s1 = s;
    s = solve(s);
}

由于 solve(s) 总是输出一个不含任何相邻重复字符的字符串(由其逻辑保证),因此:

  • 若 s 初始不含相邻重复 → solve(s) == s → 循环零次;
  • 若 s 初始含相邻重复 → solve(s) 输出一个更短的、绝对无相邻重复的字符串 s' → 下一轮 solve(s') == s' → 循环恰好执行 1 次后终止。

✅ 因此,solve 最多被调用 2 次(初始 + 一次处理),而每次 solve 是严格 O(n) 时间(单次遍历,每个字符访问常数次)。

⚠️ 为什么有人误判为 O(n²)?

常见误解源于将本算法与「每次仅删除最左一对相邻重复」的暴力模拟(如 "aabbc" → "bbc" → "c")混淆。后者确实可能触发 O(n) 轮、每轮 O(n) 扫描,导致 O(n²)。但本题 solve 是批量、贪心式压缩:它不模拟“逐步消除”,而是通过指针跳跃直接合成结果,本质是运行长度编码(RLE)的变体。

✅ 时间复杂度结论

  • 单次 solve: O(|s|),线性扫描,无嵌套循环影响整体阶数;
  • rremove 调用 solve 至多 2 次 → 总时间复杂度为 O(n),其中 n 为输入字符串初始长度。

? 补充提醒:虽然时间复杂度为 O(n),但因 String 不可变及 StringBuilder 的内存分配,空间复杂度为 O(n);若需极致优化,可改用字符数组原地处理(但逻辑复杂度上升)。

综上,正确理解 solve 的“全量压缩”语义,是避免复杂度误判的关键。

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