28. 实现 strStr()
实现 strStr() 函数。
给定一个 haystack 字符串和一个 needle 字符串，在 haystack 字符串中找出 needle 字符串出现的第一个位置 (从0开始)。如果不存在，则返回 -1。
示例 1:
输入: haystack = "hello", needle = "ll"
输出: 2
示例 2:
输入: haystack = "aaaaa", needle = "bba"
输出: -1
说明:
当 needle 是空字符串时，我们应当返回什么值呢？这是一个在面试中很好的问题。
对于本题而言，当 needle 是空字符串时我们应当返回 0 。这与C语言的 strstr() 以及 Java的 indexOf() 定义相符。
分析
使用KMP算法。
KMP算法
KMP 是一种模式匹配算法，要解决的问题可以形式化为：给定模式串 T 与目标串 S，我们要在目标串 S 中寻找 T 的所有出现。
使用KMP算法最关键的一步是构建next数组。next[i]储存的是string中前i+1位字符串前缀和后缀的最长长度。如abadefg，next[2]存的是aba这个字符串前缀和后缀的最长长度。但是这里为了和代码相对应，将next数组的大小设置为字符串的长度加1。
假如我们现在求字符串"abababac"的next数组:
在下标为0的时候设置next[0] = -1;并且i = 0，j = -1
| index | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| str | NULL | a | b | a | b | a | b | a | c |
| next | -1 |
一个字符的字符串的最长相同前缀和后缀的长度为0，此时i = 1,j = 0
| index | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| str | NULL | a | b | a | b | a | b | a | c |
| next | -1 | 0 |
接下来str[j] != str[i]，j的值又变为next[j] = next[0] = -1；然后继续执行得到next[++i] = ++j，即next[2] = 0,此时i = 2,j = 0;
| index | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| str | NULL | a | b | a | b | a | b | a | c |
| next | -1 | 0 | 0 |
接下来str[j] == str[i] ,next[++i] = ++j，即next[30] = 1，此时i = 3,j = 1
| index | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| str | NULL | a | b | a | b | a | b | a | c |
| next | -1 | 0 | 0 | 1 |
接下来str[i] == str[j]，则next[++i] = ++j，即next[4] = 2，此时i = 4,j = 2
| index | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| str | NULL | a | b | a | b | a | b | a | c |
| next | -1 | 0 | 0 | 1 | 2 |
接下来str[i] == str[j]，则next[++i] = ++j，即next[5] = 3，此时i = 5,j = 3
| index | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| str | NULL | a | b | a | b | a | b | a | c |
| next | -1 | 0 | 0 | 1 | 2 | 3 |
接下来str[i] == str[j]，则next[++i] = ++j，即next[6] = 4，此时i = 6,j = 4
| index | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| str | NULL | a | b | a | b | a | b | a | c |
| next | -1 | 0 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
接下来str[i] == str[j]，则next[++i] = ++j，即next[7] = 5，此时i = 7,j = 5
| index | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| str | NULL | a | b | a | b | a | b | a | c |
| next | -1 | 0 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
接下来str[i] != str[j]，j = next[j] = next[5] = 3;i = 7;此时str[3] != str[7],j = next[j] = next[3] = 1;此时str[1] != str[7],j = next[j] = next[1] = 0;此时str[0] != str[7],j = next[j] = next[0] = -1;接下来next[++i] = next[8] = ++j = 0
| index | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| str | NULL | a | b | a | b | a | b | a | c |
| next | -1 | 0 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 0 |
匹配字符串的思路与构建next数组的思路类似。
代码
class Solution {
public:
int strStr(string haystack, string needle) {
if(needle == "") return 0;
int n = haystack.length();
// 构建next数组
int m = needle.length();
vector<int> next(m + 1,0);
for(int i = 0,j = next[0] = -1;i < m;next[++i] = ++j)
while(~j && needle[j] != needle[i]) j = next[j];
// 搜索
for(int i = 0,j = 0;i < n;++i)
{
while(j > 0 && haystack[i] != needle[j]) j = next[j];
if(haystack[i] == needle[j]) ++j;
if(j == m) return (i - m + 1);
}
return -1;
}
};
参考链接：
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