28.实现 strStr()

发表于 2021-09-09 分类于 LeetCode题库阅读次数：

实现 strStr() 函数。

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 。

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。

示例 1：

1 2	输入：haystack = "hello", needle = "ll" 输出：2

示例 2：

1 2	输入：haystack = "aaaaa", needle = "bba" 输出：-1

示例 3：

1 2	输入：haystack = "", needle = "" 输出：0

解题思路

这是一道经典的字符串匹配题目，有多种解法。

核心思想

暴力匹配：双重循环比较
KMP算法：优化字符串匹配
内置函数：使用语言内置的字符串查找函数

方法一：暴力匹配（推荐初学者）

时间复杂度 O(m×n)、空间复杂度 O(1)

/**
 * @param {string} haystack
 * @param {string} needle
 * @return {number}
 */
var strStr = function(haystack, needle) {
    // 处理边界情况
    if (needle === '') return 0;
    if (haystack.length < needle.length) return -1;
    
    const hLen = haystack.length;
    const nLen = needle.length;
    
    for (let i = 0; i <= hLen - nLen; i++) {
        let match = true;
        
        // 检查从位置i开始的子串是否匹配
        for (let j = 0; j < nLen; j++) {
            if (haystack[i + j] !== needle[j]) {
                match = false;
                break;
            }
        }
        
        if (match) {
            return i;
        }
    }
    
    return -1;
};

方法二：优化版本

var strStr = function(haystack, needle) {
    if (needle === '') return 0;
    
    const hLen = haystack.length;
    const nLen = needle.length;
    
    for (let i = 0; i <= hLen - nLen; i++) {
        // 使用substring进行比较
        if (haystack.substring(i, i + nLen) === needle) {
            return i;
        }
    }
    
    return -1;
};

方法三：KMP算法（高级解法）

时间复杂度 O(m+n)、空间复杂度 O(n)

var strStr = function(haystack, needle) {
    if (needle === '') return 0;
    
    // 构建next数组
    const next = buildNext(needle);
    const hLen = haystack.length;
    const nLen = needle.length;
    
    let i = 0, j = 0;
    
    while (i < hLen && j < nLen) {
        if (j === -1 || haystack[i] === needle[j]) {
            i++;
            j++;
        } else {
            j = next[j];
        }
    }
    
    if (j === nLen) {
        return i - j;
    }
    
    return -1;
};

// 构建next数组
function buildNext(pattern) {
    const next = new Array(pattern.length);
    next[0] = -1;
    
    let i = 0, j = -1;
    
    while (i < pattern.length - 1) {
        if (j === -1 || pattern[i] === pattern[j]) {
            i++;
            j++;
            next[i] = j;
        } else {
            j = next[j];
        }
    }
    
    return next;
}

方法四：使用内置函数

1
2
3

var strStr = function(haystack, needle) {
    return haystack.indexOf(needle);
};

解题要点

边界处理：
- needle为空字符串时返回0
- haystack长度小于needle长度时返回-1
暴力匹配：
- 双重循环，外层遍历haystack的每个位置
- 内层比较从该位置开始的子串是否匹配needle
KMP算法：
- 构建next数组，避免重复比较
- 时间复杂度优化到O(m+n)

面试要点

高频考点：这道题是面试中的高频题目
算法选择：能够分析不同算法的时间复杂度
边界处理：注意各种边界情况的处理
KMP算法：了解KMP算法的原理和应用

扩展思考

为什么KMP算法更快？
- 利用已经匹配的信息，避免重复比较
- next数组记录了模式串的自匹配信息
时间复杂度分析
- 暴力匹配：O(m×n)
- KMP算法：O(m+n)
- 内置函数：通常也是O(m+n)
边界情况
- needle为空：返回0
- haystack为空，needle不为空：返回-1
- 两个都为空：返回0
实际应用
- 文本编辑器中的查找功能
- 数据库中的字符串搜索
- 网络协议中的模式匹配

最后更新: 2021-09-09

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