LeetCode 28：實(shí)現(xiàn)strStr() Implement strStr()
愛寫bug（ID：icodebugs）
作者：愛寫bug
實(shí)現(xiàn) strStr() 函數(shù)迹缀。
給定一個(gè) haystack 字符串和一個(gè) needle 字符串，在 haystack 字符串中找出 needle 字符串出現(xiàn)的第一個(gè)位置 (從0開始)愕难。如果不存在焰薄，則返回 -1。
Implement strStr().
Return the index of the first occurrence of needle in haystack, or -1 if needle is not part of haystack.
Example 1:
<pre spellcheck="false" class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded" lang="" cid="n10" mdtype="fences" style="box-sizing: border-box; overflow: visible; font-family: var(--monospace); font-size: 0.9em; display: block; break-inside: avoid; text-align: left; white-space: normal; background-image: inherit; background-position: inherit; background-size: inherit; background-repeat: inherit; background-attachment: inherit; background-origin: inherit; background-clip: inherit; background-color: rgb(248, 248, 248); position: relative !important; border: 1px solid rgb(231, 234, 237); border-radius: 3px; padding: 8px 4px 6px; margin-bottom: 15px; margin-top: 15px; width: inherit; color: rgb(51, 51, 51); font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">Input: haystack = "hello", needle = "ll"
Output: 2</pre>
Example 2:
<pre spellcheck="false" class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded" lang="" cid="n12" mdtype="fences" style="box-sizing: border-box; overflow: visible; font-family: var(--monospace); font-size: 0.9em; display: block; break-inside: avoid; text-align: left; white-space: normal; background-image: inherit; background-position: inherit; background-size: inherit; background-repeat: inherit; background-attachment: inherit; background-origin: inherit; background-clip: inherit; background-color: rgb(248, 248, 248); position: relative !important; border: 1px solid rgb(231, 234, 237); border-radius: 3px; padding: 8px 4px 6px; margin-bottom: 15px; margin-top: 15px; width: inherit; color: rgb(51, 51, 51); font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">Input: haystack = "aaaaa", needle = "bba"
Output: -1</pre>
Clarification:
What should we return when needle is an empty string? This is a great question to ask during an interview.
For the purpose of this problem, we will return 0 when needle is an empty string. This is consistent to C's strstr() and Java's indexOf().
說明:
當(dāng) needle 是空字符串時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)返回什么值呢甘改？這是一個(gè)在面試中很好的問題。
對(duì)于本題而言灭抑，當(dāng) needle 是空字符串時(shí)我們應(yīng)當(dāng)返回 0 十艾。這與C語言的 strstr() 以及 Java的 indexOf() 定義相符。
解題思路(Java):
-
暴力窮舉：
復(fù)雜度：時(shí)間 O(n^2) 空間 O(1)
字符串 a 從第一個(gè)索引開始 逐一匹配字符串 b 的第一個(gè)索引：
a[i++]==b[0]腾节，如果為true忘嫉，則進(jìn)入內(nèi)循環(huán)字符串a(chǎn)從第i+j個(gè)字符開始與字符串b 第j個(gè)字符匹配：a[i+j]==b[j]
代碼：
<pre spellcheck="false" class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded" lang="java" cid="n26" mdtype="fences" style="box-sizing: border-box; overflow: visible; font-family: var(--monospace); font-size: 0.9em; display: block; break-inside: avoid; text-align: left; white-space: normal; background-image: inherit; background-position: inherit; background-size: inherit; background-repeat: inherit; background-attachment: inherit; background-origin: inherit; background-clip: inherit; background-color: rgb(248, 248, 248); position: relative !important; border: 1px solid rgb(231, 234, 237); border-radius: 3px; padding: 8px 4px 6px; margin-bottom: 15px; margin-top: 15px; width: inherit; color: rgb(51, 51, 51); font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">class Solution {
public int strStr(String haystack, String needle) {
if(needle.equals(""))return 0;
int haystackLen=haystack.length(),needleLen=needle.length();
char firstChar=needle.charAt(0);
?
for(int i=0;i<=haystackLen-needleLen;i++){
if(haystack.charAt(i)==firstChar){
int j=1;
for(;j<needleLen;j++){
if(haystack.charAt(i+j)!=needle.charAt(j)) break;
}
if(j==needleLen) return i;
}
}
return -1;
}
}</pre>
-
KMP算法：
復(fù)雜度：時(shí)間 O(n+m) 空間 O(M)
下面引用一組圖片幫助理解(圖片來源：https://blog.csdn.net/v_july_v/article/details/7041827 )：
說明： 圖片中字符串haystack為："BBC ABCDAB ABCDABCDABDE"荤牍，模式串 needle 為："ABCDABD"
第一步開始匹配：
image第二步匹配到第一個(gè)相同字符：
image第三步兩個(gè)字符串逐一向后匹配，直到到字符 D 與 空格 字符匹配失敗庆冕，結(jié)束該輪次匹配：
image第四步重新匹配参淫，但不用從第二步的下一個(gè)字符 B 開始，因?yàn)榭崭褡址芭c模式字符串前6個(gè)字符已經(jīng)匹配相同愧杯。既C字符之前的兩個(gè)字符 AB 與空格字符前兩個(gè)字符 AB 相同涎才，兩個(gè)字符串可直接從 空白 字符與 C 字符開始匹配：
image可以看到圖片中一下跳過了 haystack 五個(gè)字符ABCDAB 和 needle 的兩個(gè)字符AB。優(yōu)化思路很清晰力九。
代碼：
<pre spellcheck="false" class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded" lang="java" cid="n46" mdtype="fences" style="box-sizing: border-box; overflow: visible; font-family: var(--monospace); font-size: 0.9em; display: block; break-inside: avoid; text-align: left; white-space: normal; background-image: inherit; background-position: inherit; background-size: inherit; background-repeat: inherit; background-attachment: inherit; background-origin: inherit; background-clip: inherit; background-color: rgb(248, 248, 248); position: relative !important; border: 1px solid rgb(231, 234, 237); border-radius: 3px; padding: 8px 4px 6px; margin-bottom: 15px; margin-top: 15px; width: inherit; color: rgb(51, 51, 51); font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">class Solution {
public int strStr(String haystack, String needle) {
if(needle.equals("")) return 0;
int[] next = new int[needle.length()];
getNext(next, needle);// 得到next數(shù)組
// i是匹配串haystack的指針耍铜，j是模式串needle的指針
int i = 0, j = 0;
while(i < haystack.length() && j < needle.length()){
// 如果j=-1，即next數(shù)組中該字符為第一位跌前，下標(biāo)+1后棕兼，重新匹配
if(j == -1 || haystack.charAt(i) == needle.charAt(j)){
// 如果匹配成功，則自增1抵乓，匹配下一個(gè)字符
i++;j++;
} else {
j = next[j];// 如果匹配失敗伴挚，則將j賦值next[j]，避免匹配重復(fù)匹配
}
}
return j == needle.length() ? i - j : -1;
}
?
private void getNext(int[] next, String needle){
// k是前綴中相同部分的末尾灾炭，也是相同部分的長度
// j是后綴的末尾茎芋，即后綴相同部分的末尾
int k = -1, j = 0;
next[0] = -1;
while(j < needle.length() - 1){
// 如果k=-1，匹配失敗蜈出，重新開始計(jì)算前綴和后綴相同的長度
// 如果兩個(gè)字符相等田弥，則在上次前綴和后綴相同的長度加1，繼續(xù)下一段字符最大公共前后綴匹配
if (k == -1 || needle.charAt(j) == needle.charAt(k)){
k++;j++;
if (needle.charAt(j) != needle.charAt(k))
next[j] = k;
else
//因?yàn)椴荒艹霈F(xiàn)p[j] = p[ next[j ]]铡原，所以當(dāng)出現(xiàn)時(shí)需要繼續(xù)遞歸偷厦，k = next[k] = next[next[k]]，以減少重復(fù)部分的多余匹配
next[j] = next[k];
} else {
// 否則燕刻，前綴長度縮短為next[k]
k = next[k];
}
}
}
}</pre>
總結(jié)：
KMP算法優(yōu)化的方向很明了只泼，主要難點(diǎn)就在于對(duì)next數(shù)組的求法和理解，KMP算法不是本文的重點(diǎn)卵洗，如有興趣深入了解请唱，推薦一篇博文：https://blog.csdn.net/v_july_v/article/details/7041827
另外還有Sunday算法 是找到與模式字符串相同長度的源字符串 從右向左匹配，其中心思想為：
- 如果該字符沒有在模式串中出現(xiàn)忌怎，直接從該字符向右移動(dòng)位數(shù) = 模式串長度 + 1籍滴。（因?yàn)樵醋址性撟址南嗤L度字符串不可能匹配）
- 如果該字符在模式串中出現(xiàn)過，其移動(dòng)位數(shù) = 模式串中最右端的該字符到末尾的距離+1榴啸。
字符串haystackBBC ABC 與模式串needle ABCDABD 匹配孽惰，字符串haystack中的空格字符未在模式串needle 中出現(xiàn)，則可以直接跳過空格字符后面六個(gè)字符的匹配鸥印，因?yàn)榘崭褡址南嗤L度字符串都不可能匹配成功勋功，所以可以跳過6個(gè)坦报。
Python3：
說明：上面兩種方法在所有語言都可行，只是語法不同狂鞋，所以在py3中不再復(fù)現(xiàn)片择，僅展示一些py3特有的語法投機(jī)取巧解題。
利用py3內(nèi)建函數(shù)find()直接得結(jié)果骚揍。
<pre spellcheck="false" class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded" lang="python" cid="n60" mdtype="fences" style="box-sizing: border-box; overflow: visible; font-family: var(--monospace); font-size: 0.9em; display: block; break-inside: avoid; text-align: left; white-space: normal; background-image: inherit; background-position: inherit; background-size: inherit; background-repeat: inherit; background-attachment: inherit; background-origin: inherit; background-clip: inherit; background-color: rgb(248, 248, 248); position: relative !important; border: 1px solid rgb(231, 234, 237); border-radius: 3px; padding: 8px 4px 6px; margin-bottom: 15px; margin-top: 15px; width: inherit; color: rgb(51, 51, 51); font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">class Solution:
def strStr(self, haystack: str, needle: str) -> int:
return haystack.find(needle)</pre>
find() 方法描述
find() 方法檢測字符串中是否包含子字符串 str 字管，如果指定 beg（開始） 和 end（結(jié)束） 范圍，則檢查是否包含在指定范圍內(nèi)信不，如果指定范圍內(nèi)如果包含指定索引值嘲叔，返回的是索引值在字符串中的起始位置。如果不包含索引值抽活，返回-1硫戈。如果子字符串為空，返回0下硕。
語法
<pre spellcheck="false" class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded" lang="" cid="n65" mdtype="fences" style="box-sizing: border-box; overflow: visible; font-family: var(--monospace); font-size: 0.9em; display: block; break-inside: avoid; text-align: left; white-space: normal; background-image: inherit; background-position: inherit; background-size: inherit; background-repeat: inherit; background-attachment: inherit; background-origin: inherit; background-clip: inherit; background-color: rgb(248, 248, 248); position: relative !important; border: 1px solid rgb(231, 234, 237); border-radius: 3px; padding: 8px 4px 6px; margin-bottom: 15px; margin-top: 15px; width: inherit;">str.find(str, beg=0, end=len(string))</pre>
參數(shù)
- str -- 指定檢索的字符串
- beg -- 開始索引丁逝，默認(rèn)為0。
- end -- 結(jié)束索引梭姓，默認(rèn)為字符串的長度霜幼。
利用py3字符出切片特性解決：
<pre spellcheck="false" class="md-fences md-end-block ty-contain-cm modeLoaded" lang="python" cid="n75" mdtype="fences" style="box-sizing: border-box; overflow: visible; font-family: var(--monospace); font-size: 0.9em; display: block; break-inside: avoid; text-align: left; white-space: normal; background-image: inherit; background-position: inherit; background-size: inherit; background-repeat: inherit; background-attachment: inherit; background-origin: inherit; background-clip: inherit; background-color: rgb(248, 248, 248); position: relative !important; border: 1px solid rgb(231, 234, 237); border-radius: 3px; padding: 8px 4px 6px; margin-bottom: 15px; margin-top: 15px; width: inherit; color: rgb(51, 51, 51); font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration-style: initial; text-decoration-color: initial;">class Solution:
def strStr(self, haystack: str, needle: str) -> int:
for i in range(len(haystack)-len(needle)+1):
if haystack[i:i+len(needle)]==needle:#截取切片
return i
return -1</pre>
注：算法導(dǎo)論第32章：字符串匹配有完整的一章相關(guān)討論。
