【字符串匹配】【KMP算法】Leetcode 28 找出字符串中第一个匹配项的下标
- (1)前缀和后缀
- (2)前缀表(最长相同的前缀和后缀的长度)
- (3)匹配过程示意
- (4)next数组的实现方法
- 解法1 KMP算法
- 解法2 暴力做法
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🔴任务:要在文本串:aabaabaafa 中查找是否出现过一个模式串:aabaaf
(1)前缀和后缀
前缀是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。
比如aabaaf
的前缀包括:a
,aa
,aab
,aaba
,aabaa
后缀是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。
比如aabaaf
的后缀包括:f
,af
,aaf
,baaf
,abaaf
(2)前缀表(最长相同的前缀和后缀的长度)
前缀表(最长相同的前缀和后缀的长度)
前缀表(最长相同的前缀和后缀的长度)
前缀表(最长相同的前缀和后缀的长度)
作用: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
模式串aabaaf
的前缀表:
字符串 | 最长相等前后缀 |
---|---|
a | 0 |
aa | 1 |
aab | 0 |
aaba | 1 |
aabaa | 2 |
aabaaf | 0 |
前缀表的任务:当前位置匹配失败,找到之前已经匹配上的位置,再重新匹配。
也意味着在某个字符失配时,前缀表会告诉你下一步匹配中,模式串应该跳到哪个位置。
文本串 | a | a | b | a | a | b | a | a | f |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
模式串下标 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||
模式串 | a | a | b | a | a | f | |||
–前缀表– | 0 | 1 | 0 | 1 | 2 | 0 |
当匹配到 b 的时候,模式串为 f ,匹配失败。
于是寻找 f 前面的字符串 aabaa, 他的最长相等前缀和后缀字符串是 aa , 因为找到了最长相等的前缀和后缀,匹配失败的位置是后缀子串的后面,那么我们找到与其相同的前缀的后面(即前缀表中发现冲突位置的前面的字符串:aabaa对应的前缀表为【2】,因此找到模式串中下标索引为【2】的位置 —— b 的位置开始)重新匹配就可以了。
文本串 | a | a | b | a | a | b | a | a | f |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
模式串 | a | a | b | a | a | f |
(3)匹配过程示意
(4)next数组的实现方法
!!!!!! next数组详解视频!!!!!!
解法1 KMP算法
时间复杂度O(N)
空间复杂度O(N)
class Solution {public int strStr(String haystack, String needle) {if(haystack.length() < needle.length()) return -1;int[] next = new int[needle.length()];getNext(next, needle);int j = 0;for(int i = 0; i < haystack.length(); i++){while(j>0 && needle.charAt(j) != haystack.charAt(i)){ j = next[j-1];}if(needle.charAt(j) == haystack.charAt(i)){j++;}if(j == needle.length()) {return i-needle.length()+1;}}return -1;}//求前缀表nextprivate void getNext(int[] next, String s){int j = 0; // 初始化j为前缀末尾0,i为后缀的末尾next[0] = 0;for(int i = 1; i < s.length(); i++){ while(j > 0 && s.charAt(j) != s.charAt(i)){ j = next[j-1];}if(s.charAt(j) == s.charAt(i)){ // 如果相同,前缀末尾j++j++;}next[i] = j; // 将前缀的长度给next[i]}}
}
解法2 暴力做法
从大字符串的第一个元素开始,比对小字符串,一旦出现不一样的就从大字符串的下一个元素开始进行比对
如果小字符串遍历结束时都一样,则return对应的下标
如果大字符串遍历完小字符串还没遍历完,return-1
遍历完大字符串前都找不到的话就return -1
时间复杂度O(N^2)
空间复杂度O(N)
class Solution {public int strStr(String haystack, String needle) {// 暴力做法char[] ch1 = haystack.toCharArray();char[] ch2 = needle.toCharArray();int result = -1;for(int i = 0; i < ch1.length; i++){ // haystack的遍历if(ch1[i] == ch2[0]){int outside = i;int inside = 0;while(ch1[outside] == ch2[inside]){outside++;inside++;if(inside == ch2.length){return outside-ch2.length;}else if(outside == ch1.length){return result;}}}}return result;}
}