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递归移除相邻重复字符的正确时间复杂度分析(O(n) 的严谨证明)

心靈之曲

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发布时间:2026-02-22 09:12:01

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递归移除相邻重复字符的正确时间复杂度分析(O(n) 的严谨证明)

本文深入剖析“递归移除字符串中所有相邻重复字符”算法的真实时间复杂度,澄清常见误解,通过代码结构与执行轨迹论证其整体时间复杂度为线性 o(n),而非误传的 o(n²)。

本文深入剖析“递归移除字符串中所有相邻重复字符”算法的真实时间复杂度,澄清常见误解,通过代码结构与执行轨迹论证其整体时间复杂度为线性 o(n),而非误传的 o(n²)。

该问题的核心在于理解 rremove 函数中循环调用 solve 的实际行为——它并非“逐对消除、多次迭代”,而是一次性扫描并移除所有当前存在的连续重复段,且最多只需两次调用即可收敛

我们先观察 solve 方法的逻辑:

  • 它使用单指针 i 从左到右遍历字符串;
  • 遇到 s[i] == s[i+1] 时,内层 while 快速跳过整个连续相同字符块(例如 "aaaa" 中,i 会从 0 直接跳到 3,再执行 i++ 后进入下一位置);
  • 否则将当前字符追加至 ans;
  • 整个过程仅遍历原字符串一次,时间复杂度为 O(|s|),空间复杂度为 O(|s|)(用于构建新字符串)。

关键误区在于误读 rremove 的 while 循环:

Pix2Pix
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String s1 = "";
while (s1.length() != s.length()) {
    s1 = s;
    s = solve(s); // 注意:solve 移除的是「所有当前可识别的相邻重复对」
}

表面上看是“反复调用直到稳定”,但需注意:
✅ solve 并非只删除一对相邻重复(如 "aabb" → "bb" → ""),而是一次性清除所有长度 ≥ 2 的连续重复段的首尾重叠部分
✅ 更重要的是:该循环最多执行 2 轮。原因如下:

  • 第一轮 solve(s):移除所有形如 "aa", "bbb", "cccc" 等连续重复块的「内部冗余」,生成一个无相邻相同字符的字符串(即满足 s[i] ≠ s[i+1] 对所有有效 i 成立)——记作 s'。
  • 此时若 s' 中仍存在新形成的相邻重复(如 "abccba" 经第一轮变为 "abba",再变为 "aa",最后变为空),那说明原字符串存在嵌套/间接重复结构。但仔细分析 solve 行为可知:它在单次扫描中已合并所有连续相同字符为单个字符(如 "ccc" → "c"),因此不可能因删除中间字符而“暴露”出新的相邻重复
    ❌ 反例 "abccba" 的错误假设源于对 solve 的误读:solve("abccba") 执行过程如下:
     a→保留;b→保留;c,c→跳过第二个 c;接着 c,b→c 保留;b,b→跳过第二个 b;b,a→b 保留 → 结果为 "abca"(不是 "abba")。
    ✅ 正确结论:solve 是贪心压缩操作,等价于正则替换 "(.)\1+" → "$1",单次调用即可得到最终稳定结果。因此 rremove 中的 while 循环实际只会执行 1 次(当输入已稳定)或 2 次(极少数边界下首次未完全收敛,但第二轮必收敛),属于常数级开销。

综上,设输入长度为 n:

  • 每轮 solve 耗时 O(n), O(n−1), O(n−2)... 递减;
  • 总时间 ≤ O(n) + O(n) = O(n);
  • 严格来说,最坏情况也是 O(n),与输入规模呈线性关系。

? 注意事项:

  • 该算法不满足“递归”字面含义(无函数自调用),实际是迭代收缩,命名 rremove 易引发混淆;
  • 若改用栈模拟(如 LeetCode 1047),可实现真正单次 O(n) 且空间更优(O(n) 时间 + O(n) 栈空间);
  • 实际工程中建议使用 StringBuilder 复用或栈方案,避免频繁字符串创建带来的隐式开销。

总结:本题时间复杂度确为 O(n),所谓 O(n²) 的说法源于对 solve 功能的误判(当成每次仅删一对)及对循环次数的过度悲观估计。掌握扫描压缩的本质逻辑,是准确分析此类字符串规约算法复杂度的关键。

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