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递归移除相邻重复字符的时间复杂度深度解析:O(n) 的本质与常见误解辨析

碧海醫心

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发布时间:2026-02-22 10:15:02

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来源于php中文网

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递归移除相邻重复字符的时间复杂度深度解析:O(n) 的本质与常见误解辨析

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,通过代码逻辑拆解与执行轨迹分析,证明其整体复杂度为线性 o(n),而非被误传的 o(n²),并指出错误归因的关键所在。

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,通过代码逻辑拆解与执行轨迹分析,证明其整体复杂度为线性 o(n),而非被误传的 o(n²),并指出错误归因的关键所在。

该问题的核心实现包含两个关键方法:solve()(单轮扫描去重)和 rremove()(外层循环调用直到无变化)。表面上看,rremove() 中存在 while(s1.length() != s.length()) 循环,容易让人直觉认为最多执行 O(n) 轮、每轮 O(n),从而得出 O(n²) 的结论。但这一判断忽略了 solve() 方法的全局消融特性——它并非每次仅删除一对相邻重复字符,而是在一次遍历中识别并跳过所有连续重复段,仅保留每个重复段的首个字符(实际逻辑是:遇到重复对即跳过全部连续相同字符,不添加任何字符;否则才追加当前字符)。

我们来重审 solve() 的核心逻辑:

String solve(String s) {
    StringBuilder ans = new StringBuilder();
    int i = 0;
    while (i < s.length()) {
        // 若当前字符与下一个字符相同,则跳过整个连续重复段
        if (i < s.length() - 1 && s.charAt(i) == s.charAt(i + 1)) {
            char c = s.charAt(i);
            while (i < s.length() - 1 && s.charAt(i) == s.charAt(i + 1)) {
                i++; // 跳过所有后续相同字符
            }
            i++; // 再跳过最后一个相同字符(避免重复处理)
        } else {
            ans.append(s.charAt(i)); // 仅保留非重复位置的字符
            i++;
        }
    }
    return ans.toString();
}

⚠️ 注意:原代码中 i++ 在 if 分支末尾缺失,导致逻辑缺陷(会重复处理或越界)。上述修复版明确体现其单轮清除所有连续重复块的能力:例如输入 "aaabbbcc",solve() 将直接输出 ""(全被跳过),而非 "abbc";输入 "abccba" 则输出 "abba" —— 即一轮即完成所有可消除的相邻重复对的首次处理

更重要的是,rremove() 的终止条件 s1.length() != s.length() 实质检查字符串是否发生变更。关键洞察在于:每一次 solve() 调用,都会严格缩短字符串长度(除非已无相邻重复)。由于字符串初始长度为 n,且每次调用至少删除 ≥2 个字符(如 "aa" → 删除 2 字符),因此 solve() 最多被调用 ⌊n/2⌋ 次?—— 这仍是表面推理。

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但深入观察消融机制:solve() 并非简单“删一对”,而是在单次扫描中合并所有连续重复段,并只保留每个段的「边界效应」字符。更准确地说,该算法等价于模拟栈式消除(如 LeetCode 1047),但此处实现为贪心跳过。实际上,在最坏情况下(如 "ababab..."),solve() 可能不删除任何字符;而在最佳消除链式场景(如 "aabbcc..."),一轮即可清空。然而,无论输入如何,solve() 的每次调用都是 O(n) 时间,且总调用次数被严格限制为常数级(至多 1 次有效消除)——因为 solve() 本身已具备「完全消除本轮所有可触达相邻重复」的能力,后续调用仅在前次结果仍含新生成的相邻重复时发生(例如 "abccba" → "abba" → "aa" → "")。但注意:这种链式产生新相邻对的情况,最多发生 O(log n) 层(类似归并深度),而非 O(n)。

✅ 正确结论:

  • 单次 solve(s) 时间复杂度为 O(|s|),因其仅遍历字符串一次;
  • rremove() 中 solve() 的调用次数在最坏情况下为 O(log n)(由重复消除引发的“新邻接”呈指数衰减),故总体时间复杂度为 O(n)
  • 常见 O(n²) 误判源于将 solve() 错误理解为“每次仅删 1 对”,忽视了其内层 while 循环对连续段的整体跳过能力。

? 总结建议:

  • 分析递归/迭代消除类算法时,应聚焦「每轮操作的实际消除量」,而非仅看外层循环结构;
  • 使用 StringBuilder 和单指针扫描是高效实践,但需确保边界逻辑完备(如修复原代码中缺失的 i++);
  • 若追求更清晰的 O(n) 保证,推荐改用显式栈实现(逐字符压栈,遇栈顶匹配则弹出),其时间与空间复杂度均严格线性且易于验证。

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