【力扣算法20】之 8. 找出字符串中第一个匹配项的下标 (python方向)

问题描述

给你两个字符串 haystack 和 needle ，请你在haystack字符串中找出needle字符串的第一个匹配项的下标（下标从 0 开始）。如果 needle 不是haystack的一部分，则返回 -1

示例1

输入：haystack = “sadbutsad”, needle = “sad”
输出：0
解释：“sad” 在下标 0 和 6 处匹配。
第一个匹配项的下标是 0 ，所以返回 0 。

示例2

输入：haystack = “leetcode”, needle = “leeto”
输出：-1
解释：“leeto” 没有在 “leetcode” 中出现，所以返回 -1 。

提示

• 1 <= haystack.length, needle.length <= 104
• haystack 和 needle 仅由小写英文字符组成

思路分析

在解决这个问题时，可以采用双指针的思路。首先，我们将两个指针分别指向 haystack 和 needle 的起始位置。然后，我们开始遍历 haystack 字符串，比较当前指针位置处的字符是否与 needle 字符串中的字符相同。如果相同，我们就继续比较下一个字符，直到完全匹配或者遍历完了 needle 字符串。

步骤如下:

1. 若 needle 是空字符串，则返回下标 0。
2. 计算 haystack 和 needle 的长度，分别记为 n 和 m。
3. 从 haystack 的第一个字符开始遍历，遍历范围为 n - m + 1。
4. 对于每个位置 i，使用指针 j 遍历 needle ，并比较 haystack[i+j] 和 needle[j] 的字符是否相等。如果相等，继续比较下一个字符；如果不相等，跳出循环。
5. 如果 j 遍历到了 needle 的末尾，即 j == m，说明找到了第一个匹配项，返回当前指针 i 的值减去 needle 的长度 m。
6. 如果遍历完了 haystack 还没有找到匹配项，则返回 -1，表示 needle 不是 haystack 的一部分。

这样，我们就可以找到字符串 needle 在字符串 haystack 中的第一个匹配项的下标。

代码分析

1. 首先，检查特殊情况，如果 needle 是空字符串，则直接返回下标 0，因为空字符串是任意字符串的子串。

2. 计算 haystack 和 needle 的长度，分别赋值给变量 n 和 m。这样做是为了避免在循环中多次访问 len() 函数。

3. 使用外层循环 for i in range(n - m + 1) 遍历 haystack 的每个可能的起始位置。注意，外层循环的范围是 n - m + 1，因为当剩余的字符数小于 needle 的长度时，自然无法匹配。

4. 在内层循环 for j in range(m) 中，使用指针 j 遍历 needle 的每个字符，并与 haystack 中对应位置的字符进行比较。如果字符相等，则继续比较下一个字符；如果字符不相等，则退出内层循环。

5. 如果内层循环正常结束，即 j 遍历到了 needle 的末尾，说明找到了第一个匹配项，可以返回当前指针 i 的值。

6. 如果外层循环结束后还没有找到匹配项，则返回 -1，表示 needle 不是 haystack 的子串。

这种算法的思路是逐个比较字符，直到找到匹配项或遍历完整个 haystack。在最坏情况下（没有匹配项或者匹配项在最后一个起始位置），需要进行大约 (n - m + 1) * m 次字符比较操作。

完整代码

class Solution(object):
	def strStr(self, haystack, needle):
	    if not needle:  # 特殊情况判断：needle为空字符串
	        return 0
	    
	    n = len(haystack)  # haystack长度
	    m = len(needle)  # needle长度
	
	    for i in range(n - m + 1):  # 遍历haystack的每个起始位置
	        for j in range(m):  # 遍历needle的每个字符
	            if haystack[i+j] != needle[j]:  # 当前字符不匹配，跳出内层循环
	                break
	        else:
	            return i  # 内层循环正常结束，找到匹配项，返回当前指针i的值
	    
	    return -1  # 未找到匹配项，返回-1

详细分析

class Solution(object):
    def strStr(self, haystack, needle):
        """
        :type haystack: str
        :type needle: str
        :rtype: int
        """

这段代码定义了一个名为 Solution 的类，并在类中定义了一个名为 strStr 的方法。strStr 方法接受两个参数 haystack 和 needle，它们分别表示被搜索的字符串和待搜索的子字符串。方法的返回类型声明为 int。

        if not needle:
            return 0

这段代码首先检查特殊情况，即如果 needle 是空字符串，则直接返回 0。因为空字符串是任何字符串的子串。

        n = len(haystack)
        m = len(needle)

这段代码使用 len() 函数获取字符串 haystack 和 needle 的长度，并将它们分别存储在变量 n 和 m 中。这样做是为了避免在后续循环中多次调用 len() 函数，从而提高效率。

        for i in range(n - m + 1):
            j = 0
            while j < m and haystack[i+j] == needle[j]:
                j += 1
            
            if j == m:
                return i

这段代码使用两个循环来实现字符串的匹配。外层循环使用 for 循环遍历 haystack 中每个可能的起始位置，范围是 n - m + 1。因为当剩余的字符数少于 needle 的长度时，无法进行匹配。

内层循环使用 while 循环，通过比较 haystack 中的字符和 needle 中的字符来进行匹配。循环条件为 j < m and haystack[i+j] == needle[j]，表示当指针 j 小于 needle 的长度并且当前字符匹配时，继续循环。

如果内层循环正常结束，并且指针 j 的值等于 m，即遍历完了整个 needle，说明找到了匹配的子串，返回当前指针 i 的值。

        return -1

如果外层循环结束后仍然没有找到匹配项，则说明 needle 不是 haystack 的子串，返回 -1。

运行效果截图

调用示例

solution = Solution()
haystack = "sadbutsad"
needle = "sad"
haystack1 = "leetcode"
needle1 = "leeto"
print(solution.strStr(haystack, needle))
print(solution.strStr(haystack1, needle1))

运行结果

完结