算法力扣刷题二十五【28.找出字符串中第一个匹配项的下标】

前言

字符串篇，继续。
记录二十五【28.找出字符串中第一个匹配项的下标】

一、题目阅读

给你两个字符串 haystack 和 needle ，请你在 haystack 字符串中找出 needle 字符串的第一个匹配项的下标（下标从 0 开始）。如果 needle 不是 haystack 的一部分，则返回 -1 。

示例 1：

输入：haystack = "sadbutsad", needle = "sad"
输出：0
解释："sad" 在下标 0 和 6 处匹配。
第一个匹配项的下标是 0 ，所以返回 0 。

示例 2：

输入：haystack = "leetcode", needle = "leeto"
输出：-1
解释："leeto" 没有在 "leetcode" 中出现，所以返回 -1 。

提示：

1 <= haystack.length, needle.length <= 104
haystack 和 needle 仅由小写英文字符组成

二、尝试实现

思路一

第一反应遍历haystack，如果首字母匹配，固定i；开启第二层循环，看是否全字匹配。应该可以。尝试。
（1）第一次尝试，遇到的问题：

class Solution {
public:int strStr(string haystack, string needle) {for(int i = 0;i < haystack.size();i++){if(haystack[i] == needle[0]){int k = 1;//指针指向needlefor(int j = i+1;j < haystack.size();j++){if(k < needle.size() && haystack[j] != needle[k++]){i = j;break;    }else if(k == needle.size()){return i;}}}}return -1;}
};

int k = 1；找到第一个字母匹配，想从第二个字母开始判断。所以j = i +1。return i在第二层for循环里面，这是默认haystack有2个及以上的字母。如果haystack是单个字母，无法进入j的遍历。如下case不成立：
```
  haystack ="a"；needle =	"a"。这个case无法通过。
```
所以，第一次修正。

（2）第二次尝试，修正第一个问题：

class Solution {
public:int strStr(string haystack, string needle) {for(int i = 0;i < haystack.size();i++){if(haystack[i] == needle[0]){int k = 0;//指针指向needlefor(int j = i;j < haystack.size();j++){if(k < needle.size() && haystack[j] != needle[k++]){	//等式不成立，不影响k++操作i = j;break;    }else if(k == needle.size()){	//因为判断是否相等时操作k++，最后k会超出needle的下标，所以上面k < needle.size()也要判断return i;}}}}return -1;}
};

这一遍出现的问题：i =j；以为从i起始，往后长度是needle和needle单词不是全字匹配，就空掉j个长度。可能是交叉出现的，例如下面case：
```
  haystack ="mississippi"；needle ="issip"。错误原因：但i = 1，j = 5因为不相等，需要break；但把i = j ，跳过正确答案return 4.
```
所以i要一步一步往后走，不能跳过。

（3）再次修正

class Solution {
public:int strStr(string haystack, string needle) {for(int i = 0;i < haystack.size();i++){if(haystack[i] == needle[0]){int k = 0;//指针指向needlefor(int j = i;j < haystack.size();j++){if(k < needle.size() && haystack[j] != needle[k++]){break;    }else if(k == needle.size()){return i;}// k++;如果k++放到这里，if里面的k++要取消，同时，k == needle.size()-1。}}}return -1;}
};

本次测试通过，完成实现。

三、代码随想录学习

学习内容

KMP算法——解决字符串匹配的问题。在“文本串”中找“模式串”。对应题目：haystack是“文本串”；needle是“模式串”。

（1）为什么KMP算法找字符串匹配能更快？
答：

二、中的代码就是暴力实现。i在文本串中一步一步后移，第一个if判断haystack[i]和needle[0]比较。所以如果不是全字匹配，i后移一位，重新和needle[0]比较。总结：每轮遇到不相等的字母，新开一轮，和模式串的初始位置比较。
新开一轮后，如果能从模式串中间的某个位置继续比较，看起来比重头来过要好。那咋知道遇到不相等字母时，从中间的哪个位置开始呢？跳到哪个下标可以继续呢？答案：
前缀表。解释：它是一个数组，起个名字叫“next”。长度和模式串的长度一样。如果当前位置字母不相等，查看前一个位置的前缀表数值，跳转到该下标。假设从B位置跳到A位置，说明A位置之前的区间（不包含A）等同于从B位置往前数长度A这个区间（看图）。

（2）发现：从下标6跳转到下标2，下标2前面的区间（不包含2）：c a。和从下标6往前数2个的区间：c a一样。
```
  对于“cacbca”：前缀和后缀相等的最长长度是2：前缀=c a。后缀=c a（不能是a c，所以不是对称的意思）
```

（3）原理：

位置B跳转到位置A——

A之前的区间（不包含A） ，这段长度为x。
B往前数长度x，不包含B的区间。（下图展示了两段区间）
以上两个范围内容一模一样，也就是包含j-1的区间中前缀和后缀一样。找前缀=后缀长度的最大值，为了回退最少。

代码实现

前缀表的数值不做任何改动，也不去右移/减1再加1。遇到不相等的位置，就看前一个元素前缀表数值多少，跳转到对应下标。

class Solution {
public:void getNext(int* next,string& s){next[0] = 0;//第一位没有前缀int j = 0;//前缀=后缀最长时，j指向前缀的末尾。也就是往next里面放的值。for(int i = 1;i < s.size();i++){while(j > 0 && s[j] != s[i]){j = next[j-1];}if(s[j] == s[i]){   //前缀=后缀最长时，可能中间有重叠。j++;}next[i] = j;}}int strStr(string haystack, string needle) {int size = needle.size();int* next = new int[size]{0};getNext(next,needle);//用这个函数来获取前缀表,传进去一个数组用来装值，和处理的字符串for(int i = 0;i < size;i++){cout<<next[i]<<'\t';}int j = 0;for(int i = 0;i < haystack.size();i++){while(j > 0 && needle[j] != haystack[i]){j = next[j-1];}if(haystack[i] == needle[j]){j++;}if(j == needle.size()){delete[] next;return (i-needle.size()+1);}}delete[] next;return -1;}
};