字符串移位包含问题

字符串循环移动包含性判断
本文探讨了如何判断一个字符串是否能通过另一个字符串循环移动后包含于其内,提出了解题思路并提供了两种实现方法,一种是利用字符串拼接简化空间复杂度,另一种则是将字符串视为循环列表进行设计。

问题描述:

        给定两个字符串S1和S2,要求判定S2是否能够被S1做循环移动得到的字符串包含。如S1=AABCD和S2=CDAA,则S1循环移动后包含S2,返回true;S1=ABCD和S2=ACBD,则S1循环移动后不包含S2,返回false

 

 解题思路:

 1)可以发现,S1循环移动后的结果肯定包含在字符串S1+S1中,所以可以直接判断S2是否包含在字符串S1+S1中,这样需要的空间复杂度较大,但是只需要做一次contains的查询,时间复杂度较小。  (参考《编程之美》)

2)可以把字符串S1看做一个循环列表,这样只要重新设计contains函数就可以,空间复杂度和时间复杂度都很小。

 

代码如下:

[cpp]  view plain copy
  1. <pre class="cpp" name="code"></pre><pre class="cpp" name="code"><pre class="cpp" name="code"></pre><pre class="cpp" name="code">/** 
  2.  *@author MWD 
  3.  * 2013-9-20 
  4.  */  
  5. #include<stdio.h>  
  6. #include<string.h>  
  7. #include<stdlib.h>  
  8.   
  9. bool rotateContain1(char*,char*);  
  10. bool rotateContain2(char*,char*);  
  11.   
  12. int main(){  
  13.     char src[] = "AABBCD";  
  14.     char des[] = "CDAA";  
  15.   
  16.     bool flag1 = rotateContain1(src,des);  
  17.     bool flag2 = rotateContain2(src,des);  
  18.       
  19.     if(flag1 == true)  
  20.         printf("rotatecontain1 find!\n");  
  21.     else  
  22.         printf("rotateContain1 can not find!\n");  
  23.   
  24.     if(flag2 == true)  
  25.         printf("rotatecontain2 find!\n");  
  26.     else  
  27.         printf("rotateContain2 can not find!\n");  
  28.   
  29.     getchar();  
  30.   
  31.     return 0;  
  32. }  
  33.   
  34. /** 
  35.  * 可以将问题转化为判断des是否在字符串src+src中,增加了空间复杂度,减小了时间复杂度 
  36.  */  
  37. bool rotateContain1(char* src,char* des){  
  38.     int len1 = strlen(src);  
  39.     int len2 = strlen(des);  
  40.   
  41.     char * str = (char*)malloc(sizeof(char)*(2*len1));  
  42.     int i=0;  
  43.     for(int j=0;j<len1;j++){  
  44.         str[i++] = src[j];  
  45.     }  
  46.     for(int j =0;j<len1;j++)  
  47.         str[i++] = src[j];  
  48.   
  49.     if(strstr(str,des)!= NULL)  
  50.         return true;  
  51.     else  
  52.         return false;  
  53. }  
  54. /** 
  55.  * 可以将 
  56.  */  
  57. bool rotateContain2(char* src,char* des){  
  58.     int len1 = strlen(src);  //字符串src的长度  
  59.     int len2 = strlen(des); //字符串des的长度  
  60.     int j,k;  
  61.   
  62.     if(!len2)  
  63.         return true;  
  64.   
  65.     for(int i=0;i<len1;i++){  
  66.         j = 0;  
  67.         //如果第一个字符相等,那么就继续比较剩下的字符  
  68.         if(src[i] == des[j]){  
  69.             for(;j<len2;j++){  
  70.                 k = (i+j)%len1;   //将循字符数组看做循环列表  
  71.                   
  72.                 if(src[k] != des[j])  
  73.                     break;  
  74.             }  
  75.             if(j == len2)  
  76.                 return true;  
  77.             else  
  78.                 return false;  
  79.         }  
  80.     }  
  81.     //比较完所有的字符,没有找到包含,那么就不存在包含关系  
  82.     return false;  
  83.   
  84. }  
  85. </pre><br><br></pre>  
### 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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