【Leetcode】【Easy】Implement strStr()

Implement strStr().

Returns the index of the first occurrence of needle in haystack, or -1 if needle is not part of haystack.

 

解题：

本题为典型的KMP算法考察题，KMP算法描述为：

　　设主串S，匹配串P，i为S的索引下标，j为P的索引下标，初始i和j设置为0。

　　在i小于S的长度和j小于P的长度时，开始循环：

　　1、比较S[i]和P[j]是否相同；

　　2、如果相同则i++，j++，返回执行第1步；

　　3、如果不同，则计算已匹配成功的P[0]~P[j-1]中，相同前缀和后缀的最大长度，设为n；

　　4、令i不变，j为n（指向相同前后缀的后一个字符），返回执行第1步；

　　循环结束时，查看j值是否等于P的长度，如果等于则匹配成功，否则主串中不包含匹配串。

计算最长相同前后缀：

　　新建一个数组a，数组长度为匹配串P长度。数组的每一位a[i]，表示由P[0]~P[i]表示的字符串，最长相同前后缀的位数；

　　a[0]初始化为0，令i为1，j为0，对于a[i]（0<i<len）有两种情况：

　　1、如果P[j] == P[i]，那么a[i] = a[i - 1] + 1；

　　　  接着j++，i++重新执行第一步；

　　2、当P[j] != P[i]，如果j此时为0，表示由P[0]~P[i]组成的字符串没有相同的前缀和后缀，所以a[i]=0，i++继续进行第一步；

　　3、当P[j] != P[i]，并且j不为0，表示可能包含相同前缀和后缀，则令j = a[j - 1]，继续执行第一步；

　　直到计算出所有a[i]的值。

 

AC代码见：

class Solution {
public:
    int strStr(char *haystack, char *needle) {
        int num = strlen(needle);
        int *next = new int[num];
        getNext(needle, next);
        
        int i = 0;
        int j = 0;        
        while (haystack[i] != '\0' && needle[j] != '\0') {
            if (haystack[i] == needle[j]) {
                ++i;
                ++j;
            } else if (j == 0) {
                ++i;
            } else {
                j = next[j - 1];
            }
        }
        
        free(next);
        if (needle[j] != '\0')
            return -1;
        else
            return i - j;
    }
    
    void getNext(char *needle, int *next) {
        int i = 1;
        int j = 0;
        next[0] = 0;
        while (needle[i] != '\0') {
            if (needle[i] == needle[j]) {
                next[i] = j + 1;
                ++i;
                ++j;
            } else if (j == 0) {
                next[i] = 0;
                ++i;
            } else {
                j = next[j - 1];
            }
        }
    }
};

 

代码优化：

实际编写中，为了避免判定j是否为0，简化操作。可以设定next数组，取代a数组。next的含义是，当kmp算法需要寻找子串下一个比较的位置时，直接从next数组中取值；

其中next[0] = -1作为哨兵位，next[i] = a[i - 1]，即将a数组整体后移一位保存在next数组中。

AC代码如下：

class Solution {
public:
    int strStr(char *haystack, char *needle) {
        int num = strlen(needle);
        int *next = new int[num];
        getNext(needle, next);
        
        int i = 0;
        int j = 0;        
        while (haystack[i] != '\0' && j < num) {
            if (j == -1 || haystack[i] == needle[j]) {
                ++i;
                ++j;
            } else {
                j = next[j];
            }
        }
        
        free(next);
        if (needle[j] != '\0')
            return -1;
        else
            return i - j;
    }
    
    void getNext(char *needle, int *next) {
        int i = 0;
        int j = -1;
        int strl = strlen(needle);
        next[0] = -1;
        while (i < strl - 1) {
            if (j == -1 || needle[i] == needle[j]) {
                next[++i] = ++j;
            } else {
                j = next[j];
            }
        }
    }
};