algorithm-base/animation-simulation/数据结构和算法/BF算法.md
2023-05-07 11:18:42 +08:00

186 lines
7.5 KiB
Markdown
Raw Blame History

This file contains ambiguous Unicode characters

This file contains Unicode characters that might be confused with other characters. If you think that this is intentional, you can safely ignore this warning. Use the Escape button to reveal them.

> 如果阅读时,发现错误,或者动画不可以显示的问题可以添加我微信好友 **[tan45du_one](https://raw.githubusercontent.com/tan45du/tan45du.github.io/master/个人微信.15egrcgqd94w.jpg)** ,备注 github + 题目 + 问题 向我反馈
>
> 感谢支持,该仓库会一直维护,希望对各位有一丢丢帮助。
>
> 另外希望手机阅读的同学可以来我的 <u>[**公众号:程序厨**](https://raw.githubusercontent.com/tan45du/test/master/微信图片_20210320152235.2pthdebvh1c0.png)</u> 两个平台同步,想要和题友一起刷题,互相监督的同学,可以在我的小屋点击<u>[**刷题小队**](https://raw.githubusercontent.com/tan45du/test/master/微信图片_20210320152235.2pthdebvh1c0.png)</u>进入。
> 为保证代码严谨性,文中所有代码均在 leetcode 刷题网站 AC ,大家可以放心食用。
皇上生辰之际,举国同庆,袁记菜馆作为天下第一饭店,所以被选为这次庆典的菜品供应方,这次庆典对于袁记菜馆是一项前所未有的挑战,毕竟是第一次给皇上庆祝生辰,稍有不慎就是掉脑袋的大罪,整个袁记菜馆内都在紧张的布置着。此时突然有一个店小二慌慌张张跑到袁厨面前汇报,到底发生了什么事,让店小二如此慌张呢?
袁记菜馆内
店小二:不好了不好了,掌柜的,出大事了。
袁厨:发生什么事了,慢慢说,如此慌张,成何体统。(开店开久了,架子出来了哈)
店小二:皇上按照咱们菜单点了 666 道菜,但是咱们做西湖醋鱼的师傅请假回家结婚了,不知道皇上有没有点这道菜,如果点了这道菜,咱们做不出来,那咱们店可就完了啊。
(袁厨听了之后,吓得一屁股坐地上了,缓了半天说道)
袁厨:别说那么多了,快给我找找皇上点的菜里面,有没有这道菜!
找了很久,并且核对了很多遍,最后确认皇上没有点这道菜。菜馆内的人都松了一口气
通过上面的一个例子,让我们简单了解了字符串匹配。
字符串匹配:设 S 和 T 是给定的两个串,在主串 S 中找到模式串 T 的过程称为字符串匹配,如果在主串 S 中找到 模式串 T ,则称匹配成功,函数返回 T 在 S 中首次出现的位置,否则匹配不成功,返回 -1。
例:
![字符串匹配](https://cdn.jsdelivr.net/gh/tan45du/photobed@master/photo/字符串匹配.3q9wqbh8ws40.png)
在上图中,我们试图找到模式 T = baab,在主串 S = abcabaabcabac 中第一次出现的位置,即为红色阴影部分, T 第一次在 S 中出现的位置下标为 4 字符串的首位下标是 0 ),所以返回 4。如果模式串 T 没有在主串 S 中出现,则返回 -1。
解决上面问题的算法我们称之为字符串匹配算法,今天我们来介绍三种字符串匹配算法,大家记得打卡呀,说不准面试的时候就问到啦。
## BF 算法Brute Force
这个算法很容易理解,就是我们将模式串和主串进行比较,一致时则继续比较下一字符,直到比较完整个模式串。不一致时则将模式串后移一位,重新从模式串的首位开始对比,重复刚才的步骤下面我们看下这个方法的动图解析,看完肯定一下就能搞懂啦。
![请添加图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20210319193924425.gif)
通过上面的代码是不是一下就将这个算法搞懂啦,下面我们用这个算法来解决下面这个经典题目吧。
### leetcdoe 28. 实现 strStr()
#### 题目描述
给定一个 haystack 字符串和一个 needle 字符串,在 haystack 字符串中找出 needle 字符串出现的第一个位置 (从 0 开始)。如果不存在,则返回 -1。
示例 1:
> 输入: haystack = "hello", needle = "ll"
> 输出: 2
示例 2:
> 输入: haystack = "aaaaa", needle = "bba"
> 输出: -1
#### 题目解析
其实这个题目很容易理解,但是我们需要注意的是一下几点,比如我们的模式串为 0 时,应该返回什么,我们的模式串长度大于主串长度时,应该返回什么,也是我们需要注意的地方。下面我们来看一下题目代码吧。
#### 题目代码
Java Code:
```java
class Solution {
public int strStr(String haystack, String needle) {
int haylen = haystack.length();
int needlen = needle.length();
//特殊情况
if (haylen < needlen) {
return -1;
}
if (needlen == 0) {
return 0;
}
//主串
for (int i = 0; i < haylen - needlen + 1; ++i) {
int j;
//模式串
for (j = 0; j < needlen; j++) {
//不符合的情况,直接跳出,主串指针后移一位
if (haystack.charAt(i+j) != needle.charAt(j)) {
break;
}
}
//匹配成功
if (j == needlen) {
return i;
}
}
return -1;
}
}
```
Python Code:
```python
from typing import List
class Solution:
def strStr(self, haystack: str, needle: str)->int:
haylen = len(haystack)
needlen = len(needle)
# 特殊情况
if haylen < needlen:
return -1
if needlen == 0:
return 0
# 主串
for i in range(0, haylen - needlen + 1):
# 模式串
j = 0
while j < needlen:
if haystack[i + j] != needle[j]:
break
j += 1
# 匹配成功
if j == needlen:
return i
return -1
```
我们看一下 BF 算法的另一种算法(显示回退),其实原理一样,就是对代码进行了一下修改,只要是看完咱们的动图,这个也能够一下就能看懂,大家可以结合下面代码中的注释和动图进行理解。
Java Code:
```java
class Solution {
public int strStr(String haystack, String needle) {
//i代表主串指针j模式串
int i,j;
//主串长度和模式串长度
int halen = haystack.length();
int nelen = needle.length();
//循环条件,这里只有 i 增长
for (i = 0 , j = 0; i < halen && j < nelen; ++i) {
//相同时,则移动 j 指针
if (haystack.charAt(i) == needle.charAt(j)) {
++j;
} else {
//不匹配时,将 j 重新指向模式串的头部,将 i 本次匹配的开始位置的下一字符
i -= j;
j = 0;
}
}
//查询成功时返回索引,查询失败时返回 -1
int renum = j == nelen ? i - nelen : -1;
return renum;
}
}
```
Python Code:
```python
from typing import List
class Solution:
def strStr(self, haystack: str, needle: str)->int:
# i代表主串指针j模式串
i = 0
j = 0
# 主串长度和模式串长度
halen = len(haystack)
nelen = len(needle)
# 循环条件,这里只有 i 增长
while i < halen and j < nelen:
# 相同时,则移动 j 指针
if haystack[i] == needle[j]:
j += 1
else:
# 不匹配时,将 j 重新只想模式串的头部,将 i 本次匹配的开始位置的下一字符
i -= j
j = 0
i += 1
# 查询成功时返回索引,查询失败时返回 -1
renum = i - nelen if j == nelen else -1
return renum
```