LeetCode第28题找出字符串中第一个匹配项的下标

简介: 这篇文章介绍了LeetCode第28题"找出字符串中第一个匹配项的下标"的两种解法:暴力解法和KMP算法,并解释了KMP算法通过构建前缀表来提高字符串搜索的效率。

继续打卡算法题,今天学习的是LeetCode的第28题找出字符串中第一个匹配项的下标,这道题目是道简单题。算法题的一些解题思路和技巧真的非常巧妙,每天看一看算法题和解题思路,我相信对我们的编码思维和编码能力有一些提升。

image.png

分析一波题目

这个题目就是需要实现Java中,String的indexOf方法的功能,我们使用暴力解法是可以求解出来的。原字符串s,目标字符串t,循环原字符,以原字符串中每个字符i作为开始比较的字符,如果匹配不到target字符串,开始字符从i+1开始。

比如原始字符串s : aabaacaadaae, 目标字符串t : aacaad

他们的匹配过程如下:依次取原始字符串的一个字符作为起始字符开始匹配目标字符串,直到匹配为止

image.png

到第4轮的时候匹配上了,这种解法时间复杂度是O(m*n)。有没有更高效率的呢?

答案是有的,那就是kmp算法。kmp算法是利用一张前缀表来解决这个匹配问题的。

前缀表是什么呢?

比如目标字符串:aacaad,他对应前缀表如下:

image.png

字符串a相同前后缀是0

字符串aa相同前后缀是1

字符串aab 相同前后缀0

字符串aaba 相同前后缀1

字符串aabaa 相同前后缀2

字符串aabaad 相同前后缀0

从下图可以看出,匹配过的aa可以不用再次匹配了,实现了剪枝效果。 image.png

编码实现

  • 暴力解法
class Solution {
   
   
    public int strStr(String haystack, String needle) {
   
   
        int n = haystack.length(), m = needle.length();
        for (int i = 0; i + m <= n; i++) {
   
   
            if(haystack.charAt(i) != needle.charAt(0)) {
   
   
                continue;
            }
            boolean flag = true;
            for (int j = 0; j < m; j++) {
   
   
                if (haystack.charAt(i + j) != needle.charAt(j)) {
   
   
                    flag = false;
                    break;
                }
            }
            if (flag) {
   
   
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }
}
  • kmp算法
class Solution {
   
   
//获取前缀表
private void getNext(int[] next, String s) {
   
   
        int j = 0;
        next[0] = 0;
//下面逻辑,找以i下标结尾的字符的最长公共前后缀,并且从第二个字符开始查找
        for (int i = 1; i < s.length(); i++) {
   
   
            //前后缀不相等 不断回溯
            while (j > 0 && s.charAt(j) != s.charAt(i)) 
                j = next[j - 1];
            //连续相同,相等前缀自增 不断往前累加
            if (s.charAt(j) == s.charAt(i)) 
                j++;
            next[i] = j; 
        }
    }


public int strStr(String haystack, String needle) {
   
   
        if (needle.length() == 0) return 0;
        int[] next = new int[needle.length()];
        //构造前缀表
        getNext(next, needle);

        int j = 0;
        //往前遍历原始数组
        for (int i = 0; i < haystack.length(); i++) {
   
   
            //遇到了不相同的,查找前缀表
            while (j > 0 && needle.charAt(j) != haystack.charAt(i)) 
                j = next[j - 1];
            //连续相等,相等前缀+1
            if (needle.charAt(j) == haystack.charAt(i)) 
                j++;
            if (j == needle.length()) 
                return i - needle.length() + 1;
        }
        return -1;

    }
}

总结

kmp算法是解决字符串匹配效率较高的算法思想,可以减少原始字符串的回溯匹配,但是很难理解,需要多实践几遍,算法技巧真的是一个非常有意思的,值得收藏研究的技能。

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