LeetCode 28. 实现 strStr()

题目

实现 strStr() 函数。给你两个字符串 haystack 和 needle ,请你在 haystack 字符串中找出 needle 字符串出现的第一个位置(下标从 0 开始)。如果不存在,则返回 -1 。
例:
输入:haystack = "hello", needle = "ll"
输出:2

方法一:库函数
class Solution(object):
    def strStr(self, haystack, needle):
        return haystack.find(needle)
方法二:KMP
  • 构造 next 数组
  • 判断文本串是否包含模拟串与 next 数组的构造类似。若模拟串为空,则返回 0。若模拟串不为空,需构造该模拟串的 next 数组,并初始化两个指针 p = -1 和 j = 0。若两个指针 p+1 和 j 指向的两个串的值不相同,则向前回退;若两个指针 p+1 和 j 指向的两个串的值相同,则指针 p 向右移动一位;若指针 p+1 指向模拟串的末尾,即文本串包含模拟串,输出起始位置 j-a+1。循环该步骤,每次循环指针 j 均向右移动一位,直至该指针指向文本串末尾。若不存在,则返回 -1
class Solution(object):
    def strStr(self, haystack, needle):
        a = len(needle)
        b = len(haystack)
        if a == 0:
            return 0
        next = self.getnext(a, needle)
        p = -1
        for j in range(b):
            while p >= 0 and needle[p+1] != haystack[j]:
                p = next[p]
            if needle[p+1] == haystack[j]:
                p += 1
            if p == a-1:
                return j-a+1
        return -1

    def getnext(self, a, needle):  # 构造next数组
        next = ['' for i in range(a)]
        k = -1
        next[0] = k
        for i in range(1, len(needle)):
            while k > -1 and needle[k+1] != needle[i]:
                k = next[k]
            if needle[k+1] == needle[i]:
                k += 1
            next[i] = k
        return next
相关知识
  • find(str, beg, end): str.find()
    检测字符串中是否包含子字符串 str
    str:指定检索的字符串
    beg:开始索引,默认为0
    end:结束索引,默认为字符串的长度

  • KMP:
    主要思想:当出现字符串不匹配时,可以知道一部分之前已经匹配的文本内容,可以利用这些信息避免从头再去做匹配了
    前缀表:记录下标 i 之前(包括 i)的字符串中,有多大长度的相同前缀后缀。它记录了模式串与主串(文本串)不匹配的时候,模式串应该从哪里开始重新匹配
    前缀:指不包含最后一个字符的所有以第一个字符开头的连续子串
    后缀:指不包含第一个字符的所有以最后一个字符结尾的连续子串
    next 数组:可以就是前缀表,也可以是前缀表统一减一即右移一位,初始位置为 -1
    next 数组构造:

    • 初始化:定义两个指针 i 和 j,j 指向前缀的末尾,i 指向后缀的末尾。即 j = -1,i = 1,next[0] = j = -1
    • 前缀后缀不相同:s[j+1] 与 s[i] 比较,若不等,则向前回退,即 j = next[j]。当 j ≥ 0 时,不断重复此操作,直至 j <0。记录 next[i] = j,并 i 向右移动一位
    • 前缀后缀相同:s[j+1] 与 s[i] 比较,若相等,则 j 向右移动一位,记录 next[i] = j,并 i 向右移动一位

    例:
    存在文本串 aabaabaafa 和模式串 aabaaf,对模式串 s 进行 next 数组构造
    ① 初始化,指针 j+1 = 0,指针 i = 1,且 next[0] = j = -1
    ② 由于 'a' = 'a',那么指针 j+1 = 1,并且 next[1] = j = 0,指针 i = 2
    ③ 由于 'a' ≠ 'b',那么指针 j = next[j] = next[0] = -1 ≤ 0,并且 next[2] = j = -1,指针 i = 3
    ④ 由于 'a' = 'a',那么指针 j+1 = 1,并且 next[3] = j = 0,指针 i = 4
    ⑤ 由于 'a' = 'a',那么指针 j+1 = 2,并且 next[4] = j = 1,指针 i = 5
    ⑥ 由于 'b' ≠ 'f',那么指针 j = next[j] = next[1] = 0 ≥ 0,向左移动一位;由于 'a' ≠ 'f',那么指针 j = next[j] = next[0] = -1 ≤ 0,并且 next[5] = j = -1


    判断文本串 aabaabaafa 是否包含模式串 aabaaf,并返回模拟串出现的第一个位置
    ① 初始化,指针 p+1 = 0,指针 k = 1
    ② 第一次循环:k = 0,p+1 = 0,由于 'a' = 'a',那么 p+1 = 1
    ③ 第二次循环:k = 1,p+1 = 1,由于 'a' = 'a',那么 p+1 = 2
    ④ 第三次循环:k = 2,p+1 = 2,由于 'b' = 'b',那么 p+1 = 3
    ⑤ 第四次循环:k = 3,p+1 = 3,由于 'a' = 'a',那么 p+1 = 4
    ⑥ 第五次循环:k = 4,p+1 = 4,由于 'a' = 'a',那么 p+1 = 5
    ⑦ 第六次循环:k = 5,p+1 = 5,由于 'b' ≠ 'f',那么 p = next[4] = 1,即 p+1 = 2,由于 'b' = 'b',那么 p+1 = 3
    ⑧ 第七次循环:k = 6,p+1 = 3,由于 'a' = 'a',那么 p+1 = 4
    ⑨ 第八次循环:k = 7,p+1 = 4,由于 'a' = 'a',那么 p+1 = 5
    ⑩ 第九次循环:k = 8,p+1 = 5,由于 'f' = 'f',那么 p+1 = 6。又因为模拟串的长度为 6,所以返回 8-6+1 = 3,3 为模拟串出现的第一个位置

参考

find函数:https://www.runoob.com/python3/python3-string-find.html
KMP:https://programmercarl.com/0028.%E5%AE%9E%E7%8E%B0strStr.html

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