Leetcode 28. 找出字符串中第一个匹配项的下标

1.题目基本信息

1.1.题目描述

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 。

1.2.题目地址

https://leetcode.cn/problems/find-the-index-of-the-first-occurrence-in-a-string/description/

2.解题方法

2.1.解题思路

KMP匹配算法

2.2.解题步骤

第一步，构建模式串的最长相同前后缀数组pmArr

• 1.1.设置需要的数据结构，一个存储pmArr元素的数组、不后退的从1开始的指针i、i-1处元素结尾的最长前后缀的长度

• 1.2.指针i勇往直前，直至模式串的结尾。在过程中，如果i处的值等于i-1处的最长相同前缀后的一个元素，则更新prefixLen和pmArr数组；如果不相等，且上一个最长相同前后缀的长度为0，说明是初始化情况或者递推到这里了，这种情况i处元素结尾的最长相同前后缀的长度为0，更新pmArr数组；如果不相等，且上一个最长相同前后缀的长度不为0，需要缩减上一个最长前后缀长度，将其缩减为上一个最长相同前后缀的最长相同前后缀，根据pmArr的前置的信息更新prefixLen。

第二步，根据pmArr数组进行子串匹配。让i和j指针分别指向被匹配串和模式串的元素，i指针不后退的遍历主串。过程中，如果i和j指向的元素值相同，i和j指针同时向前走一步；如果不相等，且j指针指向模式串的开头，则i指针前进一位；如果不相等，且j指针没有指向模式串的头部，则根据从pmArr中取出的j-1处元素结尾的最长前后缀的长度，并以此更新j的指针位置。如果过程中j等于模式串的长度，说明匹配成功，直接返回下标。

3.解题代码

python代码

class Solution:
    # KMP算法
    def strStr(self, haystack: str, needle: str) -> int:
        # 第一步，构建模式串的最长相同前后缀数组pmArr
        # 1.1.设置需要的数据结构，一个存储pmArr元素的数组、不后退的从1开始的指针i、i-1处元素结尾的最长前后缀的长度
        pmArr=[0] * len(needle)
        prefixLen = 0
        i = 1
        # 1.2.指针i勇往直前，直至模式串的结尾。在过程中，如果i处的值等于i-1处的最长相同前缀后的一个元素，则更新prefixLen和pmArr数组；如果不相等，且上一个最长相同前后缀的长度为0，说明是初始化情况或者递推到这里了，这种情况i处元素结尾的最长相同前后缀的长度为0，更新pmArr数组；如果不相等，且上一个最长相同前后缀的长度不为0，需要缩减上一个最长前后缀长度，将其缩减为上一个最长相同前后缀的最长相同前后缀，根据pmArr的前置的信息更新prefixLen。
        while i < len(needle):
            if needle[i] == needle[prefixLen]:
                prefixLen += 1
                pmArr[i] = prefixLen
                i += 1
            else:   # 不匹配
                if prefixLen == 0:
                    i += 1
                else:
                    # 关键点,理解+记忆
                    prefixLen = pmArr[prefixLen - 1]
        # print("t1", pmArr)
        # 第二步，根据pmArr数组进行子串匹配。让i和j指针分别指向被匹配串和模式串的元素，i指针不后退的遍历主串。过程中，如果i和j指向的元素值相同，i和j指针同时向前走一步；如果不相等，且j指针指向模式串的开头，则i指针前进一位；如果不相等，且j指针没有指向模式串的头部，则根据从pmArr中取出的j-1处元素结尾的最长前后缀的长度，并以此更新j的指针位置。如果过程中j等于模式串的长度，说明匹配成功，直接返回下标。
        i = j = 0
        while i < len(haystack):
            if haystack[i] == needle[j]:
                i += 1
                j += 1
            else:   # 不匹配
                if j == 0:
                    i += 1
                else:
                    j = pmArr[j - 1]
            # 匹配成功条件
            if len(needle) == j:
                return i - j
        return -1

4.执行结果