C++ 字符串模拟力扣 14. 最长公共前缀每日一题题解

原创于 2025-11-23 18:01:04 发布 · 446 阅读

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#c++ #leetcode #面试 #算法 #模拟 #字符串

C/C++ 每日一题：从语法到算法专栏收录该内容

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文章目录

零、题目描述
一、为什么这道题值得你花几分钟的时间看完？
二、算法原理
- 1. 横向遍历（两两对比法）
- 纵向遍历（逐位验证法）
三、代码实现
四、总结
五、下题预告

零、题目描述

题目链接：力扣 14. 最长公共前缀

题目描述：
编写一个函数来查找字符串数组中的最长公共前缀。
如果不存在公共前缀，返回空字符串 ""。

示例 1：
输入：strs = [“flower”,“flow”,“flight”]
输出：“fl”

示例 2：
输入：strs = [“dog”,“racecar”,“car”]
输出：“”
解释：输入不存在公共前缀。

提示：
1 <= strs.length <= 200
0 <= strs[i].length <= 200
strs[i] 如果非空，则仅由小写英文字母组成

一、为什么这道题值得你花几分钟的时间看完？

这道题是字符串处理的经典入门题，更是面试中“考察基础编程能力”的高频题——它看似简单，却能全方位检验你的“模拟思维”“边界处理”和“代码优化意识”，是夯实字符串操作基础的绝佳案例。

题目核心价值

模拟思维的“入门钥匙”：题目逻辑直观，无需复杂算法，却能有效训练“将自然语言描述转化为代码逻辑”的能力，是新手入门字符串题型的最佳起点。
边界场景的“试金石”：空字符串、单元素数组、字符串长度不一致、无公共前缀等特殊情况，能充分检验代码的稳健性，避免“看似能过样例，实则漏洞百出”。
多解法的“练兵场”：横向遍历、纵向遍历、排序法等多种思路均可解题，能让你对比不同实现的优劣，培养“一题多解”的思维习惯。
工程化思维的“缩影”：类似“公共前缀查找”的场景在工作中高频出现（如文件路径匹配、接口参数校验、字典树构建），解题思路可直接迁移复用。
面试的“基础门槛”：作为字符串题型的入门题，常出现在笔试第一题或面试热身环节，快速写出简洁、高效、无bug的代码，能给面试官留下“基础扎实”的良好印象。

面试考察的核心方向

模拟逻辑的清晰度：能否将“找公共前缀”的过程拆分为可执行的代码步骤，避免逻辑混乱。
边界条件的考虑：是否能覆盖所有特殊用例，体现代码的鲁棒性。
代码的简洁性与效率：能否用简洁的语法实现核心逻辑，同时关注时间/空间复杂度的优化。
字符串操作的熟练度：对字符串的截取、比较、长度获取等基础接口的使用是否熟练。
算法思路的拓展性：能否在基础解法上，提出更优的实现（如利用排序简化对比），体现思维的深度。

掌握这道题，既能夯实字符串操作的基础，又能培养“模拟思维”和“边界处理意识”，后续遇到更复杂的字符串问题（如子串匹配、字符串转换）时，能更从容地应对。

二、算法原理

最长公共前缀的核心定义是：所有字符串共有的、从第一个字符开始的连续子串。如果存在任意一个字符串不包含该子串，或子串长度超过某个字符串的长度，则该子串不是公共前缀。

解题的关键突破口是：通过“逐步缩小公共前缀范围”或“逐位验证公共字符”的方式，找到所有字符串的交集。以下是两种最经典、最易实现的算法思路：

1. 横向遍历（两两对比法）

核心思路：
将“多个字符串找公共前缀”转化为“两两字符串找公共前缀”的迭代过程。以第一个字符串为初始公共前缀，依次与后续字符串对比，更新公共前缀为两者的最长公共部分，直到遍历完所有字符串或公共前缀为空（提前终止），如下图👇：
在这里插入图片描述
步骤拆解

边界处理：若字符串数组为空，直接返回空字符串（你的代码默认数组非空，可补充优化）；
初始化公共前缀：将第一个字符串作为初始前缀 ret；
迭代更新前缀：遍历数组中剩余的每个字符串 strs[i]，调用 findCommon 函数计算 ret 与 strs[i] 的公共前缀，并更新 ret；
返回最终的 ret。

纵向遍历（逐位验证法）

核心思路：
先确定所有字符串的最短长度（公共前缀长度不可能超过最短字符串），再逐位验证所有字符串的对应位置字符是否相同。若某一位所有字符串都相同，则加入结果；若存在不同，则立即终止验证。

步骤拆解：

边界处理：若字符串数组为空，直接返回空字符串；
计算最短字符串长度 size（公共前缀的最大可能长度）；
逐位验证：遍历每个字符位置 j（从0到 size-1）：
- 验证所有字符串的第 j 位是否相同（通过 i 遍历所有字符串对比）；
- 若所有字符串第 j 位相同，将该字符加入结果 ret；
- 若存在不同，立即终止遍历；
返回 ret。

大体意思是根据这两个算法思路独立去写代码，提升代码能力，并且这道题在模拟的写法上有很多种，只要能跑过就完美。

三、代码实现

横向遍历（两两对比法）

#include <vector>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;

class Solution {
public:
    string longestCommonPrefix(vector<string>& strs) {
        // 边界处理：数组为空时返回空字符串
        if (strs.empty()) return "";
        string ret = strs[0];  // 以第一个字符串为初始公共前缀
        // 遍历后续所有字符串，迭代更新公共前缀
        for (int i = 1; i < strs.size(); i++) {
            ret = findCommon(ret, strs[i]);
            // 提前终止：若公共前缀为空，无需继续遍历
            if (ret.empty()) break;
        }
        return ret;
    }

    // 辅助函数：计算两个字符串的最长公共前缀
    string findCommon(string& s1, string& s2) {
        int i = 0;
        // 遍历到较短字符串的末尾，且字符相同则继续
        while (i < min(s1.size(), s2.size()) && s1[i] == s2[i]) {
            i++;
        }
        // 截取前i个字符作为公共前缀（i=0时返回空字符串）
        return s1.substr(0, i);
    }
};

代码细节与易错点：

边界处理：要验证数组为空的判断，避免 strs[0] 越界。
提前终止：当 ret 为空时，直接跳出循环，减少无效计算。
辅助函数解耦：将“两两对比”逻辑抽离为独立函数，代码结构更清晰，可复用。
min 函数使用：需包含 <algorithm> 头文件，否则会编译报错。
substr 用法：s1.substr(0, i) 表示从索引0开始截取 i 个字符，i=0 时返回空字符串，无需额外处理。

2. 纵向遍历（逐位验证法）

#include <vector>
#include <string>
#include <climits>  // 用于 INT_MAX
#include <algorithm>
using namespace std;

class Solution {
public:
    string longestCommonPrefix(vector<string>& strs) {
        // 边界处理：数组为空时返回空字符串
        if (strs.empty()) return "";
        int size = INT_MAX;
        // 计算所有字符串的最短长度（公共前缀最大可能长度）
        for (int i = 0; i < strs.size(); i++) {
            size = min(size, (int)strs[i].size());
        }

        string ret = "";
        // 逐位验证每个字符位置
        for (int j = 0; j < size; j++) {
            int i = 0;
            // 验证所有字符串的第j位是否相同
            while (i < strs.size() - 1) {
                if (strs[i][j] != strs[i+1][j]) {
                    break;  // 有不同字符，终止当前位验证
                }
                i++;
            }
            // 若i遍历到最后一个字符串，说明当前位所有字符相同
            if (i == strs.size() - 1) {
                ret.push_back(strs[i][j]);
            } else {
                break;  // 存在不同字符，终止所有验证
            }
        }
        return ret;
    }
};