28.找出字符串中第一个匹配项的下标 python

题目

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 。

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 <= 10^4
haystack 和 needle 仅由小写英文字符组成

题目链接

找出字符串中第一个匹配项的下标

题解

根据题目要求，我们需要在一个字符串 haystack 中找到另一个字符串 needle 的首次出现位置，并返回该位置的索引。如果 needle 不存在于 haystack 中，则返回 -1。我们可以使用多种算法来实现这个功能，如暴力匹配、KMP 算法等。这里我将给出一个简单的基于滑动窗口的暴力匹配方法，以及更高效的 KMP 算法的 Python 实现。

暴力匹配（简单直观）

对于暴力匹配，我们只需要遍历 haystack 字符串，从每个字符开始尝试与 needle 进行比较，直到找到完整的匹配或者遍历结束。

def strStr(haystack, needle):
    # 如果 needle 是空字符串，根据题意应该返回 0
    if not needle:
        return 0
    
    # 遍历 haystack，检查每个可能的位置是否能与 needle 匹配
    for i in range(len(haystack) - len(needle) + 1):
        # 如果找到匹配，返回当前索引
        if haystack[i:i+len(needle)] == needle:
            return i
    # 如果没有找到匹配，返回 -1
    return -1

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KMP 算法（高效）

KMP 算法是一种更高效的字符串匹配算法，它通过预先处理模式串 needle 来避免不必要的比较。下面是 KMP 算法的 Python 实现：

def strStr(haystack, needle):
    def build_next_array(p):
        next_array = [0] * len(p)
        j = 0
        for i in range(1, len(p)):
            while j > 0 and p[j] != p[i]:
                j = next_array[j-1]
            if p[j] == p[i]:
                j += 1
            next_array[i] = j
        return next_array

    # 如果 needle 是空字符串，根据题意应该返回 0
    if not needle:
        return 0
    
    # 构建 next 数组
    next_array = build_next_array(needle)

    # 开始匹配过程
    j = 0  # needle 的索引
    for i in range(len(haystack)):
        while j > 0 and haystack[i] != needle[j]:
            j = next_array[j-1]
        if haystack[i] == needle[j]:
            j += 1
        if j == len(needle):  # 找到了完整的匹配
            return i - len(needle) + 1
    return -1  # 没有找到匹配

这两种方法都能解决给定的问题，但是 KMP 算法在处理大规模数据时效率更高，因为它避免了重复比较已经匹配过的部分。对于大多数实际应用来说，暴力匹配已经足够用了，但如果你的应用场景对性能有较高要求，那么 KMP 算法是一个更好的选择。

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