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大家好呀，我是帅蛋。
今天解决实现 strStr() ，KMP 算法实战第一题。我们通过这道题来熟悉一下 KMP 算法的使用。
话不说多，我们直接开始！
LeetCode 28：实现 strStr()
题目链接：实现 strStr()
题意
给你两个字符串 haystack 和 needle，请你在 haystack 字符串中找出 needle 字符串出现的第一个位置（下标从 0 开始）。
如果不存在则返回 -1。
示例
输入：haystack = “hello”，needle = “ll”。 输出：2
提示
- 0 <= len(haystack)、len(needle) <= 5 * 10^4。
- haystack 和 needle 仅由小写英文字符组成
题目解析
水题，难度简单。
题意很简单，就是找模式串在主串中的位置，haystack 为主串，needle 为模式串。
解决此类匹配问题是 KMP 算法的常规操作。
如果还不了解 KMP 算法，可以先去看下面这篇文章：
既然是用 KMP，那题解步骤分为两步：
- 先求模式串的 next 数组。
- 后进行匹配操作。
图解
以 haystack = “hello”，needle = “ll” 为例。
第一步求模式串 needle 的 next 数组。
下图是模式串 needle 的各个前缀：
根据我在文章【KMP 算法】的图解，模式串 needle 的 next 数组为：
def getNext(self, needle: str):
# 后缀匹配指向
i = 0
# 前缀匹配指向
j = -1
# 初始化 next 数组
next = [-1] * len(needle)
# 此处 next[0] = -1，所以只需要求剩下的 len(T)-1 个即可
while i < len(needle) - 1:
# j == -1 就是找无可找 or 匹配成功，相同前缀长度增加1
if j == -1 or needle[i] == needle[j]:
i += 1
j += 1
next[i] = j
# 匹配不成功则在前面的子串中继续搜索，直至找不到（即 j== -1 的情况）
else:
j = next[j]
return next
复制代码第二步进行匹配操作
(1) 初始化主串 i 、模式串 j 指针以及 next 数组。
i = 0
j = 0
next = self.getNext(needle)
复制代码(2) i =0，j = 0， haystack[i] != needle[j]，此时令 j = next[j] = -1。
当 j = -1 时，代表着找无可找，所以 i 和 j 同时向右移动。
# j == -1 就是找无可找 or 匹配成功，相同前缀长度增加1
if j == -1 or haystack[i] == needle[j]:
i += 1
j += 1
# 匹配不成功则用 next(j) 找下一次匹配的位置
else:
j = next[j]
复制代码(3) i =1，j = 0， haystack[i] != needle[j]，此时令 j = next[j] = -1。
j = -1，找无可找，i 和 j 继续向右移动。
(3) i =2，j = 0， haystack[i] == needle[j]，i 和 j 向右移动。
(4) i =3，j = 1， haystack[i] == needle[j]，i 和 j 向右移动。
(5) i =4，j = 2， 此时 j > len(needle)，跳出循环。
此时 j == len(needle)，证明模式串 needle 在主串 haystack 中存在，返回模式串在主串中出现的第 1 个位置，即 i - j。
# 如果模式串在主串中存在
if j == len(needle):
return i - j
复制代码假设主串长度为 n，模式串长度为 m。
本题解使用 KMP 算法，时间复杂度为 O(n + m) 。
因为额外维护了一个 next 数组，所以空间复杂度为 O(m) 。
代码实现
Python 代码实现
class Solution:
def getNext(self, needle: str):
# 后缀匹配指向
i = 0
# 前缀匹配指向
j = -1
# 初始化 next 数组
next = [-1] * len(needle)
# 此处 next[0] = -1，所以只需要求剩下的 len(T)-1 个即可
while i < len(needle) - 1:
# j == -1 就是找无可找 or 匹配成功，相同前缀长度增加1
if j == -1 or needle[i] == needle[j]:
i += 1
j += 1
next[i] = j
# 匹配不成功则在前面的子串中继续搜索，直至找不到（即 j== -1 的情况）
else:
j = next[j]
return next
def strStr(self, haystack: str, needle: str) -> int:
i = 0
j = 0
next = self.getNext(needle)
while i < len(haystack) and j < len(needle):
# j == -1 找无可找，从 S[i+1] 开始和 T[0] 匹配 or 当匹配成功时，往下匹配。
if j == -1 or haystack[i] == needle[j]:
i += 1
j += 1
# 匹配不成功则用 next(j) 找下一次匹配的位置
else:
j = next[j]
# 如果模式串在主串中存在
if j == len(needle):
return i - j
else:
return -1
复制代码Java 代码实现
class Solution {
private void getNext(String p, int next[]) {
int len = p.length();
int i = 0;
int j = -1;
next[0] = -1;
while (i < len - 1) {
if (j == -1 || p.charAt(i) == p.charAt(j)) {
i++;
j++;
next[i] = j;
} else{
j = next[j];
}
}
}
public int strStr(String haystack, String needle) {
if (needle.length() == 0)
return 0;
int i = 0;
int j = 0;
int[] next = new int[needle.length()];
getNext(needle, next);
while (i < haystack.length() && j < needle.length()) {
if (j == -1 || haystack.charAt(i) == needle.charAt(j)) {
i++;
j++;
} else {
j = next[j];
}
if (j == needle.length())
return i - j;
}
return -1;
}
}
复制代码图解实现 strStr() 到这就结束辣，是不是感觉还可以？
这道题的图解我模拟的是数组从下标 0 开始的，所以如果你还因为我在【KMP 算法】中说的下面这句话而准备打我的话...
希望你看了这道题放下手里的刀...
我也希望小宝贝们是真的懂了，毕竟 KMP 这玩意懂了就没啥好害怕的。
如果你觉得有帮助到你，请给题解点个赞和收藏，让更多的人看到呀
我是帅蛋，我们下次见！