Swift 数据结构与算法(44) + Leetcode28. 找出字符串中第一个匹配项的下标Swift 数据结构与算

Swift 数据结构与算法( ) + Leetcode 掘金 #日新计划更文活动

题目

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 <= 104
haystack 和 needle 仅由小写英文字符组成

解题思路🙋🏻‍ ♀️

KMP 算法

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边界思考🤔

代码

使用基础比较.

class Solution {
func strStr(_ haystack: String, _ needle: String) -> Int {
    // 判断 needle 是否为空，为空直接返回 0
    if needle.count <= 0 {
        return -1
    }
    // 判断 haystack 的长度是否小于 needle 的长度，如果是，则直接返回 -1，因为 needle 无法在 haystack 中匹配
    if needle.count > haystack.count {
        return -1
    }
    // 使用 for 循环从 haystack 的第一个字符开始进行匹配
    
    for item in 0...(haystack.count - needle.count) {
        
        // 1. start
        let start = haystack.index(haystack.startIndex, offsetBy: item)
        let end = haystack.index(start, offsetBy: needle.count)
        
        //
        if haystack[start..<end] == needle {
           return item
        }
        
    }
    
    
    // 如果循环结束还没有找到匹配的字符串，则返回 -1
    return -1
}
}

时空复杂度分析

代码分析

首先，我们的目标是在 haystack 中找到 needle 的位置。为了实现这一点，我们将遍历 haystack 并检查从每个位置开始的子字符串是否与 needle 匹配。

1. 外层循环：

for i in 0...(haystack.count - needle.count)

这个循环是为了遍历 haystack 中可能与 needle 匹配的所有子字符串的开始位置。

为什么是 haystack.count - needle.count？考虑以下情况：

如果 haystack 的长度为 10，needle 的长度为 3，那么最后一个可能的匹配开始位置是 7（从0开始数），因为从位置 7、8、9 的子字符串长度正好为 3。
如果我们尝试从位置 8 或 9 开始，那么子字符串的长度将小于 3，因此无法与 needle 匹配。

2. 获取子字符串的开始和结束位置：

let start = haystack.index(haystack.startIndex, offsetBy: i)

这行代码获取 haystack 中从位置 i 开始的子字符串的开始位置。

let end = haystack.index(start, offsetBy: needle.count)

这行代码获取从 start 开始、长度为 needle.count 的子字符串的结束位置。

3. 比较子字符串与 `needle`：

if haystack[start..<end] == needle {
    return i
}

这里，我们使用范围操作符 ..< 从 haystack 中截取从 start 到 end 的子字符串，并与 needle 进行比较。如果它们相等，那么我们找到了一个匹配，所以我们返回当前的开始位置 i。

总结：

这段代码的核心思想是遍历 haystack 中所有可能的与 needle 匹配的子字符串的开始位置，并逐个进行比较。为了有效地截取 haystack 中的子字符串，我们需要使用 Swift 的 String.Index 类型，这就是为什么我们需要 index(_:offsetBy:) 这样的方法。

错误与反思

概念

使用场景与应用

1. 最需要学习的概念：

字符串索引操作：在 Swift 中，直接使用整数作为字符串索引是不允许的。我们需要使用 String.Index 类型以及相关的方法，如 index(_:offsetBy:)，来获取和操作字符串中的字符。
子字符串操作：Swift 提供了方便的范围操作符 ..< 来获取子字符串。
字符串匹配：这是一个常见的问题，尤其是在文本处理中。理解如何使用暴力匹配或更高效的算法（如 KMP）是很重要的。

2. 实际应用场景及技术点：

搜索引擎：当用户在搜索框中输入关键词时，后台会使用字符串匹配算法来查找相关的结果。
- 技术点：高效的字符串匹配算法，如 KMP 或 Boyer-Moore 算法。
文本编辑器：用户可以在文本编辑器中查找或替换特定的字符串。
- 技术点：字符串匹配、替换操作。
数据验证：在处理用户输入或文件内容时，我们可能需要检查是否包含某些特定的字符串或模式。
- 技术点：正则表达式、字符串匹配。

3. iOS app 开发的实际使用场景：

搜索功能：在许多 iOS 应用中，如联系人、音乐或邮件应用，用户可以搜索特定的内容。这需要使用字符串匹配来快速找到与用户输入匹配的结果。
- 技术应用：使用字符串匹配算法在数据集中查找用户输入的关键词。
自动补全和建议：当用户在搜索框中输入内容时，应用可能会提供相关的建议或自动补全。
- 技术应用：使用字符串匹配和前缀树（Trie）来提供与用户输入相关的建议。
高亮显示：在阅读或编辑文本时，应用可能会提供一个功能，允许用户高亮显示与特定关键词匹配的所有文本。
- 技术应用：使用字符串匹配找到所有匹配的位置，并在 UI 上高亮显示这些位置。
内容过滤：在社交应用或评论系统中，应用可能需要过滤掉一些不适当的内容或关键词。
- 技术应用：使用字符串匹配检查用户输入的内容是否包含黑名单中的关键词。

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