Leetcode211. 添加与搜索单词 - 数据结构设计

题目描述：

请你设计一个数据结构，支持 添加新单词 和 查找字符串是否与任何先前添加的字符串匹配 。

实现词典类 WordDictionary ：

WordDictionary() 初始化词典对象
void addWord(word) 将 word 添加到数据结构中，之后可以对它进行匹配
bool search(word) 如果数据结构中存在字符串与 word 匹配，则返回 true ；否则，返回 false 。word 中可能包含一些 ‘.’ ，每个 . 都可以表示任何一个字母。

示例：

输入：
[“WordDictionary”,“addWord”,“addWord”,“addWord”,“search”,“search”,“search”,“search”]
[[],[“bad”],[“dad”],[“mad”],[“pad”],[“bad”],[“.ad”],[“b…”]]
输出：
[null,null,null,null,false,true,true,true]

解释：
WordDictionary wordDictionary = new WordDictionary();
wordDictionary.addWord(“bad”);
wordDictionary.addWord(“dad”);
wordDictionary.addWord(“mad”);
wordDictionary.search(“pad”); // 返回 False
wordDictionary.search(“bad”); // 返回 True
wordDictionary.search(“.ad”); // 返回 True
wordDictionary.search(“b…”); // 返回 True

提示：

1 <= word.length <= 25
addWord 中的 word 由小写英文字母组成
search 中的 word 由 ‘.’ 或小写英文字母组成
最多调用 104 次 addWord 和 search

解题思路

根据题意，WordDictionary类需要支持添加单词和搜索单词的操作，可以使用前缀树实现, 前缀树的原理与设计可以参见前缀树。

对于添加单词，将单词添加到前缀树中即可。

对于搜索单词，从前缀树的根结点开始搜索。由于待搜索的单词可能包含点号，因此在搜索过程中需要考虑点号的处理。对于当前字符是字母和点号的情况，分别按照如下方式处理：

如果当前字符是字母，则判断当前字符对应的子结点是否存在，如果子结点存在则移动到子结点，继续搜索下一个字符，如果子结点不存在则说明单词不存在，返回 false；

如果当前字符是点号，由于点号可以表示任何字母，因此需要对当前结点的所有非空子结点继续搜索下一个字符。

重复上述步骤，直到返回 false 或搜索完给定单词的最后一个字符。

如果搜索完给定的单词的最后一个字符，则当搜索到的最后一个结点的 isEnd 为 true 时，给定的单词存在。

特别地，当搜索到点号时，只要存在一个非空子结点可以搜索到给定的单词，即返回 true。

代码实现

public class WordDictionary {

    public class TrieNode {
        public TrieNode[] children = new TrieNode[26];
        public String item = "";
    }

    private TrieNode root = new TrieNode();

    public void addWord(String word) {
        TrieNode node = root;
        for (char c : word.toCharArray()) {
            if (node.children[c - 'a'] == null) {
                node.children[c - 'a'] = new TrieNode();
            }
            node = node.children[c - 'a'];
        }
        node.item = word;
    }

    public boolean search(String word) {
        return match(word.toCharArray(), 0, root);
    }

    private boolean match(char[] chs, int k, TrieNode node) {
        if (k == chs.length) return !node.item.equals("");
        if (chs[k] != '.') {
            return node.children[chs[k] - 'a'] != null && match(chs, k + 1, node.children[chs[k] - 'a']);
        } else {
            for (int i = 0; i < node.children.length; i++) {
                if (node.children[i] != null) {
                    if (match(chs, k + 1, node.children[i])) {
                        return true;
                    }
                }
            }
        }
        return false;
    }
}