题目描述

实现 strStr() 函数。

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。

样例

输入: haystack = "hello", needle = "ll"
输出: 2

输入: haystack = "aaaaa", needle = "bba"
输出: -1

说明

当 needle 是空字符串时，我们应当返回什么值呢？这是一个在面试中很好的问题。

对于本题而言，当 needle 是空字符串时我们应当返回 0。这与 C 语言的 strstr() 以及 Java 的 indexOf() 定义相符。

算法1

(暴力枚举) $O(nm)$

1. 直接按照定义，对 haystack 的每个位置暴力匹配子串 needle。

时间复杂度

• 两重循环，故时间复杂度为 $O(nm)$。

C++ 代码

class Solution {
public:
    int strStr(string haystack, string needle) {
        int n = haystack.length(), m = needle.length();
        for (int i = 0; i < n - m + 1; i++) {
            bool ok = true;
            for (int j = 0; j < m; j++)
                if (haystack[i + j] != needle[j]) {
                    ok = false;
                    break;
                }
            if (ok)
                return i;
        }
        return -1;
    }
};

算法2

(KMP 算法) $O(n+m)$

1. 创建模式串的 next 数组，为当前失配后，下一个可以比较的位置。
2. 在待匹配串上应用 next 数组。

时间复杂度

• KMP 算法的时间复杂度为 $O(n+m)$。

空间复杂度

• 需要额外 $O(m)$ 的空间存储 next 数组。

C++ 代码

class Solution {
public:
    int strStr(string haystack, string needle) {
        int n = haystack.length(), m = needle.length();
        if (m == 0)
            return 0;
        vector<int> next(m);
        next[0] = -1;
        int j = -1;
        for (int i = 1; i < m; i++) {
            while (j > -1 && needle[i] != needle[j + 1]) j = next[j];
            if (needle[i] == needle[j + 1]) j++;
            next[i] = j;
        }

        j = -1;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            while (j > -1 && haystack[i] != needle[j + 1]) j = next[j];
            if (haystack[i] == needle[j + 1]) j++;
            if (j == m - 1)
                return i - m + 1;
        }
        return -1;
    }
};