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每天一道演算法題，講解自己解題思路與實現；歡迎大家點評或者說出你的解題想法；也可評論想讓我講解哪道題！

文章目錄

• 題目
• 一、思路
• 二、演算法實現
• 三、上下篇

題目

實現 strStr() 函式。

給定一個 haystack 字串和一個 needle 字串，在 haystack 字串中找出 needle 字串出現的第一個位置 (從0開始)。如果不存在，則返回 -1。當 needle 是 空字串 時我們應當返回 0 。

示例1：

輸入： haystack = “hello”, needle = “ll”

輸出：2

示例2：

輸入：haystack = “aaaaa”, needle = “bba”
輸出：-1

示例3：

輸入：haystack = “aaaaa”, needle = “”
輸出：0

來源：力扣（LeetCode）
連結：https://leetcode-cn.com/problems/implement-strstr/

一、思路

字串匹配，最簡單的，無非暴力匹配，但這效率是最低的。

如果不自己實現，現有很多api都實現了此功能，例如String的indexOf方法就能達到此效果。

但是此題目是讓我們自己實現，說到字串匹配問題，最有名的無非是KMP演算法。

KMP演算法的核心思想

是用模式串（即本題目的needle）構建一個next陣列：

• next陣列各值的含義：代表當前字元之前的字串中，有多大長度的相同字首。
• 例如如果next[j]=k，代表j之前的字串中有最大長度為k的相同字首。
• 意味著在某個字元失配時，該字元對應的next值會告訴你下一步匹配中，模式串應該跳到哪個位置（跳到next[j]的位置）。
• 如果next[j]等於0，則跳到模式串的開頭字元，若next[j]=k且k>0，代表下次匹配跳到j之前的某個字元，而不是跳到開頭，即跳過了k個字元。

二、演算法實現

package com.nobody;

/**
 * @Description 實現 strStr() 函式。 給定一個 haystack 字串和一個 needle 字串，在 haystack 字串中找出 needle
 *              字串出現的第一個位置(從0開始)。如果不存在，則返回  -1。
 *
 * @Author Mr.nobody
 * @Date 2021/1/23
 * @Version 1.0
 */
 

public class StrStr {

    public static int strStr(String haystack, String needle) {
        // 文字串長度小於模式串，明顯匹配不到
        if (haystack.length() < needle.length()) {
            return -1;
        }
        // 利用KMP演算法構建next陣列
        int[] next = buildNext(needle);
        int i = 0, j = 0;
        while (i < haystack.length() && j < needle.length()) {
            if (haystack.charAt(i) == needle.charAt(j)) {
                // 匹配，兩個下標都向後
                j++;
                i++;
            } else if (j == 0) {
                // 開頭處匹配失效
                i++;
            } else {
                // 利用KMP，回溯到具體位置
                j = next[j];
            }
        }
        return j == needle.length() ? i - j : -1;
    }

    // KMP演算法
    // next陣列各值的含義：代表當前字元之前的字串中，有多大長度的相同字首字尾。
    // 例如如果next[j]=k，代表j之前的字串中有最大長度為k的相同字首字尾。
    // 意味著在某個字元失配時，該字元對應的next值會告訴你下一步匹配中，模式串應該跳到哪個位置（跳到next[j]的位置）。
    // 如果next[j]等於0，則跳到模式串的開頭字元，若next[j]=k且k>0，代表下次匹配跳到j之前的某個字元，而不是跳到開頭，即跳過了k個字元。
    private static int[] buildNext(String needle) {
        // 記錄模式串needle每個字元匹配失效後應該回溯的位置，即nextArr[j]為在j處匹配失效後，下一個匹配（回溯）的位置，
        int[] next = new int[needle.length()];
        int j;
        // 因為第0個字元匹配失效，肯定還是從0個字元開始，所以i的從1開始
        for (int i = 1; i < needle.length(); i++) {
            j = i - 1;
            while (j > 0 && needle.charAt(i - 1) != needle.charAt(next[j])) {
                j = next[j];
            }
            if (j <= 0) {
                next[i] = 0;
            } else {
                next[i] = next[j] + 1;
            }
        }
        return next;
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(strStr("hello", "ll"));
        System.out.println(strStr("aaaaa", "bba"));
        System.out.println(strStr("aaaaa", ""));
    }
}

輸出結果：

2
-1
0

Leetcode執行結果：

三、上下篇

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