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实现 Sunday 匹配 字符串匹配

实现 Sunday 匹配 (可以对比KMP看)

01、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。

02、Sunday 匹配

Sunday 算法是 Daniel M.Sunday 于1990年提出的字符串模式匹配。其核心思想是:在匹配过程中,模式串发现不匹配时,算法能跳过尽可能多的字符以进行下一步的匹配,从而提高了匹配效率。

因为该问是字符串匹配篇第一讲,所以先普及几个概念:

  • 串:串是字符串的简称
  • 空串:长度为零的串称为空串
  • 主串:包含子串的串相应地称为主串
  • 子串:串中任意个连续字符组成的子序列称为该串的子串
  • 模式串:子串的定位运算又称为串的模式匹配,是一种求子串第一个字符在主串中序号的运算。被匹配的主串称为目标串,子串称为模式串。

了解这些基本概念,回到这个算法。Sunday匹配不是说这人在周末发现了这个算法,而是这人名字叫星期天(可能父母总加班,所以起了这么个名)。听起来牛叉的不得了,其实是个啥意思:

假若我们的目标串为:Here is a little Hao

模式串为:little

一般来讲,字符串匹配算法第一步,都是把目标串和模式串对齐。不管是KMP,BM,SUNDAY都是这样。

而对于SUNDAY算法,我们从头部开始比较,一旦发现不匹配,直接找到主串中位于模式串后面的第一个字符,即下面绿色的 “s”。(这里说明一下,为什么是找模式串后面的第一个字符。在把模式串和目标串对齐后,如果发现不匹配,那肯定需要移动模式串。问题是需要移动多少步。各字符串匹配算法之间的差别也来自于这个地方,对于KMP,是建立部分匹配表来计算。BM,是反向比较计算移动量。对于SUNDAY,就是找到模式串后的第一个字符。因为,无论模式串移动多少步,模式串后的第一个字符都要参与下一次比较,也就是这里的 “s”)

找到了模式串后的第一个字符 “s”,接下来该怎么做?我们需要查看模式串中是否包含这个元素,如果不包含那就可以跳过一大片,从该字符的下一个字符开始比较。

因为仍然不匹配(空格和l),我们继续重复上面的过程。找到模式串的下一个元素:t

现在有意思了,我们发现 t 被包含于模式串中,并且 t 出现在模式串倒数第3个。所以我们把模式串向前移动3个单位:

有内味了,我们发现竟然匹配成功了,是不是很神奇?证明的过程今天暂且不谈(后面我会出一个算法证明篇,来证明之前讲过的一些算法。我需要你做的是,掌握上面这些!)

捞干货,这个过程里我们做了一些什么:

  • 对齐目标串和模式串,从前向后匹配
  • 关注主串中位于模式串后面的第一个元素(核心)
  • 如果关注的字符没有在子串中出现则直接跳过
  • 否则开始移动模式串,移动位数 = 子串长度 - 该字符最右出现的位置(以0开始)

03、算法应用

自然是把这个算法应用到我们的题目中咯...

根据分析,得出代码:(给一个保证你能看的懂的Golang版本的)

func strStrSunday(haystack, needle string) int {
	//先判断两个字符串的合法性
	if len(haystack) < len(needle) {
		return -1
	}
	if haystack == needle {
		return 0
	}
	//定义最终位置的索引
	index := -1
	i := 0
	//定义目标匹配索引
	needleIndex := 0
	for i < len(haystack) {
		//逐字节判断是否相等
		if haystack[i] == needle[needleIndex] {
			//只有当index为-1时,说明是首次匹配到字符
			if index == -1 {
				index = i
			}
			//主串索引和模式串索引都自增
			i++
			needleIndex++
			//判断是否完成匹配
			if needleIndex >= len(needle) {
				break
			}
			continue
		}
		//走到这里说明没有匹配成功,将匹配目标索引置为默认
		index = -1
		//计算主串需要移动的位置
		i = i + len(needle) - needleIndex
		//如果主串索引大于了主串实际长度则返回
		if i >= len(haystack) {
			return index
		}
		//计算下一个字符在模式串最右的位置
		offset := 1
		for j := len(needle) - 1; j > 0; j-- {
			if haystack[i] == needle[j] {
				offset = j
				break
			}
		}
		//将主串的索引左移指定长度,使当前的字符和模式串中最右匹配到的字符串对齐
		i = i - offset
		//将模式串的索引重置
		needleIndex = 0
	}
	return index
}

来源

实现 Sunday 匹配

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