字符串的移位包含问题

本文探讨了如何判断一个字符串是否可以通过另一个字符串的循环移位获得。提供了两种算法实现方案,第一种通过直接循环移位并比较,第二种利用字符串复制的方法大幅提升了效率。

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题目描述:

给定两个字符串s1和s2,要求判断s2是否能够被s1做循环移位(rotate)得到字符串的包含。例如 s1 = AABCD和s2 = CDAA,返回true;给定s1 = ABCD 和 s2 = ACBD,返回false。

循环移位: 即对于一个长度为N的字符串数组,把下标为0的字符放到下标为1的字符的位置,把下标为1的字符放到下标为2的字符的位置,……把下标为N-2的字符放到下标为N-1的字符的位置,把下标为N-1的字符放到下标为0的字符的位置,即完成一次循环移位。

思路1:

最直接的方法就是对s1进行循环移位,如果字符串的长度为N,那么久循环移位N次,在每一次的循环移位中进行字符串的包含判断。按照这个思路就可以有下面的代码:

bool isContain(char *s1, char *s2) {
    int len = strlen(s1);  //假设s1位较长的字符串 

    for(int i = 0; i < len; i++) {
        char tem = s1[0];
        for(int j = 0; j < len - 1; j++) {
            s1[j] = s1[j + 1];
        }
        s1[len - 1] = tem;

        if(strstr(s1, s2) != NULL) {
            return true; 
        }
    }
    return false;
}

算法分析:
算法的复杂度取决于字符串的长度N,如果字符串的长度很大的时候,这个算法的效率就很低了。

思路2:

在编程之美给出另一种方法

我们也可以对循环移位的结果进行分析;

假如字符串s1 = abcd,对字符串的循环移位过程如下:
abcd -> bcda -> cdab -> dabc -> abcd ……
假设我们把前面一走的数据进行保留的话,会发现如下的规律:
abcd -> abcda ->abcdab -> abcdabc -> abcdabcd
因此可以发现,对s字符串进行循环移位过程中产生的字符串都是字符串s1s1 的子字符串,假如 s2 可以由s1 循环移位得到的话,那么s2 就一定是字符串s1s1 的字符串,因此这样问题就转变了:

bool isContain(char *s1, char *s2) {
    int len = strlen(s1);  //假设s1位较长的字符串 
    char s[len * 2];
    for(int i = 0; i < 2; i++) {
        for(int j = 0; j < len; j++) {
            s[i * len + j] = s1[j];
        }
    } 
    if(strstr(s, s2) != NULL) {
        return true; 
    } else {
        return false;
    }
}

算法分析:
这样一来,时间复杂度就大大降低了;但是我们也不难发现,这种算法就是一种典型的“提高空间复杂度来换取时间复杂度的降低”的方法,所以说还是没有一种绝对高效的方法,具体采用哪一种方法还是看具体的要求吧。

补充:

strstr函数说明:
原型:extern char *strstr(char* haystack, char* needle);
用法:#include <string.h>
功能: 从字符串haystack中寻找needle第一次出现的位置,如果没有找到则返回NULL;

参考:

编程之美—第三章 结构之美 3.1 字符串的移位包含问题

### C++ 实现字符串移位包含问题 对于字符串移位包含问题,可以采用多种方法来解决问题。一种较为直观的方法是利用拼接和查找的方式。 #### 方法一:拼接与查找 该方法的核心思想是在不改变原字符串的情况下,通过对目标字符串进行特定处理并使用标准库函数完成判断。具体做法如下: - 将待检测的目标字符串 `s2` 自身复制一份连接在其后面形成一个新的临时字符串 `temp_s2 = s2 + s2`。 - 接着,在这个新的较长的字符串中寻找源字符串 `s1` 是否作为其子串存在。如果找到了,则说明可以通过一定次数的循环左/右移使得 `s1` 成为 `s2` 的一部分;反之则不行。 这种方法的时间复杂度主要取决于所使用的字符串匹配算法效率[^5]。 ```cpp #include <iostream> #include <string> using namespace std; bool isRotationSubstring(const string& s1, const string& s2) { // 如果两字符串长度不同或者为空,则不可能满足条件 if (s1.length() != s2.length() || s1.empty()) return false; // 构造双倍长度的目的字符串用于后续搜索 string temp_s2 = s2 + s2; // 判断源字符串是否为目的字符串某部分的一个连续片段 size_t found_pos = temp_s2.find(s1); return found_pos != string::npos && found_pos < s2.length(); } int main(){ string str1,str2; cin>>str1>>str2; cout<<(isRotationSubstring(str1,str2)? "true":"false"); } ``` 此段代码实现了上述逻辑,并能有效地解决给定范围内的字符串移位包含问题。 #### 方法二:基于KMP算法优化 考虑到更高效的解决方案,确实可以考虑应用 KMP(Knuth-Morris-Pratt)模式匹配算法来进行改进。虽然原始问题是通过暴力枚举方式求解,但如果希望提高性能特别是面对更大规模的数据集时,引入更加先进的字符串匹配技术会是一个不错的选择[^2]。 然而需要注意的是,实际编码过程中应当仔细权衡各种因素如可读性和维护成本等再做决定。
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