28. 实现strStr()

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题目

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：

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输入: haystack = "hello", needle = "ll"
输出: 2

示例2：

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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。

解法

解法一：暴力破解

直接比较子字符串是否相等

Java

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public int strStr(String haystack, String needle) {
    int L = needle.length(), n = haystack.length();

    for (int start = 0; start < n - L + 1; ++start) {
      if (haystack.substring(start, start + L).equals(needle)) {
        return start;
      }
    }
    return -1;
  }

解法二：

  1. 移动 pn 指针，直到 pn 所指向位置的字符与 needle 字符串第一个字符相等。
  2. 通过 pn，pL，curr_len 计算匹配长度。
  3. 如果完全匹配（即 curr_len == L），返回匹配子串的起始坐标（即 pn - L）。
  4. 如果不完全匹配，回溯。使 pn = pn - curr_len + 1， pL = 0， curr_len = 0。

Java

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public int strStr(String haystack, String needle) {
    int L = needle.length(), n = haystack.length();
    if (L == 0) return 0;

    int pn = 0;
    while (pn < n - L + 1) {
      // find the position of the first needle character
      // in the haystack string
      while (pn < n - L + 1 && haystack.charAt(pn) != needle.charAt(0)) ++pn;

      // compute the max match string
      int currLen = 0, pL = 0;
      while (pL < L && pn < n && haystack.charAt(pn) == needle.charAt(pL)) {
        ++pn;
        ++pL;
        ++currLen;
      }

      // if the whole needle string is found,
      // return its start position
      if (currLen == L) return pn - L;

      // otherwise, backtrack
      pn = pn - currLen + 1;
    }
    return -1;
  }

解法三：

比较haystack中和needle相等的字串的哈希码和needle的哈希码是否相等

Java

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class Solution {
  // function to convert character to integer
  public int charToInt(int idx, String s) {
    return (int)s.charAt(idx) - (int)'a';
  }

  public int strStr(String haystack, String needle) {
    int L = needle.length(), n = haystack.length();
    if (L > n) return -1;

    // base value for the rolling hash function
    int a = 26;
    // modulus value for the rolling hash function to avoid overflow
    long modulus = (long)Math.pow(2, 31);

    // compute the hash of strings haystack[:L], needle[:L]
    long h = 0, ref_h = 0;
    for (int i = 0; i < L; ++i) {
      h = (h * a + charToInt(i, haystack)) % modulus;
      ref_h = (ref_h * a + charToInt(i, needle)) % modulus;
    }
    if (h == ref_h) return 0;

    // const value to be used often : a**L % modulus
    long aL = 1;
    for (int i = 1; i <= L; ++i) aL = (aL * a) % modulus;

    for (int start = 1; start < n - L + 1; ++start) {
      // compute rolling hash in O(1) time
      h = (h * a - charToInt(start - 1, haystack) * aL
              + charToInt(start + L - 1, haystack)) % modulus;
      if (h == ref_h) return start;
    }
    return -1;
  }
}

参考资料

LeetCode-实现strStr()题解

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