实现strStr(),字符串匹配——Java

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。

来源：力扣（LeetCode）链接：https://leetcode-cn.com/problems/implement-strstr

方法一：子串逐一比较

最直接的方法 - 沿着字符换逐步移动滑动窗口，将窗口内的子串与 needle 字符串比较。
在这里插入图片描述

public static 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;
}

方法二：双指针

上一个方法的缺陷是会将 haystack 所有长度为 L 的子串都与 needle 字符串比较，实际上是不需要这么做的。
首先，只有子串的第一个字符跟 needle 字符串第一个字符相同的时候才需要比较。
在这里插入图片描述
其次，可以一个字符一个字符比较，一旦不匹配了就立刻终止。

如下图所示，比较到最后一位时发现不匹配，这时候开始回溯。需要注意的是，pn 指针是移动到 pn = pn - curr_len + 1 的位置，而不是 pn = pn - curr_len 的位置。
在这里插入图片描述
这时候再比较一次，就找到了完整匹配的子串，直接返回子串的开始位置 pn - L。

算法

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。

通过 pn，pL，curr_len 计算匹配长度。

如果完全匹配（即 curr_len == L），返回匹配子串的起始坐标（即 pn - L）。

如果不完全匹配，回溯。使 pn = pn - curr_len + 1， pL = 0， curr_len = 0。

public static int strStr2(String haystack, String needle) {
    
    
    //needle和haystack的长度
    int L = needle.length(), n = haystack.length();
    if (L == 0) return 0;

    //haystack当前的指针索引
    int pn = 0;
    while (pn < n - L + 1) {
    
    
        //在haystack字符串中找到与needle字符串第一个字符相等的字符的位置
        while (pn < n - L + 1 && haystack.charAt(pn) != needle.charAt(0)) pn++;

        //计算最大匹配字符串
        int currLen = 0;//匹配的长度
        int pL = 0;//needle当前的指针索引
        //通过 pn，pL，curr_len 计算匹配长度
        while (pL < L && pn < n && haystack.charAt(pn) == needle.charAt(pL)) {
    
    
            pn++;
            pL++;
            currLen++;
        }

        //如果needle字符串被找到，返回needle字符串出现的第一个位置
        if (currLen == L) return pn - L;

        //否则，回滚pn
        pn = pn - currLen + 1;
    }
    return -1;
}