Leetcoede编程基础0到1——1768. 交替合并字符串& 389. 找不同&28. 找出字符串中第一个匹配项的下标 & 242.有效的字母异位词

1768. 交替合并字符串

题目描述：

给你两个字符串 word1 和 word2 。请你从 word1 开始，通过交替添加字母来合并字符串。如果一个字符串比另一个字符串长，就将多出来的字母追加到合并后字符串的末尾。

返回 合并后的字符串 。

输入输出实例：

示例 1：

输入：word1 = "abc", word2 = "pqr"
输出："apbqcr"
解释：字符串合并情况如下所示：
word1：  a   b   c
word2：    p   q   r
合并后：  a p b q c r

示例 2：

输入：word1 = "ab", word2 = "pqrs"
输出："apbqrs"
解释：注意，word2 比 word1 长，"rs" 需要追加到合并后字符串的末尾。
word1：  a   b 
word2：    p   q   r   s
合并后：  a p b q   r   s

示例 3：

输入：word1 = "abcd", word2 = "pq"
输出："apbqcd"
解释：注意，word1 比 word2 长，"cd" 需要追加到合并后字符串的末尾。
word1：  a   b   c   d
word2：    p   q 
合并后：  a p b q c   d

提示：

• 1 <= word1.length, word2.length <= 100
• word1 和 word2 由小写英文字母组成

实现原理：

函数 mergeAlternately

1. 获取字符串长度 ：使用 strlen 函数获取 word1 和 word2 的长度。
2. 分配内存 ：为结果字符串 ans 分配内存，大小为 n+m+1，其中 n 和 m 分别是 word1 和 word2 的长度，+1 是为了存储字符串结束符 \0。
3. 交替合并 ：使用一个循环遍历 word1 和 word2，每次循环中，如果 word1 还有字符，将其添加到 ans 中，然后是 word2 的字符。如果其中一个字符串已经遍历完，则只添加另一个字符串的字符。
4. 添加结束符 ：在结果字符串末尾添加字符串结束符 \0。
5. 返回结果 ：返回合并后的字符串 ans。

main 函数

1. 定义字符数组 ：定义两个字符数组 word1 和 word2，分别存储待合并的字符串。
2. 调用函数 ：调用 mergeAlternately 函数，将 word1 和 word2 作为参数传入，并打印合并后的结果。
3. 返回值：返回0，表示程序正常结束。

完整代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
// 合并两个字符串
char * mergeAlternately(char * word1, char * word2){
    // 获取word1的长度
    int n=strlen(word1);
    // 获取word2的长度
    int m=strlen(word2);
    // 为结果字符串分配内存空间
    char* ans=malloc(((n+m+1))*sizeof(char));
    // 初始化结果字符串的索引
    int k=0;
    // 遍历word1和word2
    for(int i=0;i<n||i<m;i++){
        // 如果word1还有字符，将其添加到结果字符串中
        if(i<n){
            ans[k++]=word1[i];
        }
        // 如果word2还有字符，将其添加到结果字符串中
        if(i<m){
            ans[k++]=word2[i];
        }}
    // 在结果字符串末尾添加字符串结束符
    ans[k]='\0';
    // 返回结果字符串
    return ans;

}
int main(){
    // 定义两个字符数组
    char word1[]="acde";
    char word2[]="gehf";
    // 定义一个函数指针，指向mergeAlternately函数
    char * mergeAlternately(char * word1, char * word2);
    // 调用mergeAlternately函数，并打印结果
    printf("%s",mergeAlternately(word1,word2));
    return 0;
}

389.找不同

题目描述：

给定两个字符串 s 和 t ，它们只包含小写字母。

字符串 t 由字符串 s 随机重排，然后在随机位置添加一个字母。

请找出在 t 中被添加的字母。

输入输出实例；

示例 1：

输入：s = "abcd", t = "abcde"

输出："e"

解释：'e' 是那个被添加的字母。

示例 2：

输入：s = "", t = "y"

输出："y"

提示：

0 <= s.length <= 1000

t.length == s.length + 1

s 和 t 只包含小写字母

实现原理：

定义和初始化数组：首先定义一个大小为26的整型数组cnt，用于记录每个字母（假设只考虑小写字母）在字符串s中出现的次数。数组cnt的索引对应字母a到z。

遍历字符串s：通过遍历字符串s，将每个字符出现的次数记录在数组cnt中。具体操作是将字符转换为对应的数组索引（通过减去字符'a'），然后增加该索引位置的值。

遍历字符串t：接着遍历字符串t，减少数组cnt中对应字符的计数。如果在减少计数时发现某个字符的计数小于0，说明该字符在字符串t中比在字符串s中多出现了一次，因此返回该字符。

返回结果：如果遍历完字符串t后没有发现计数小于0的字符，说明两个字符串完全相同，此时返回空格字符' '。

完整代码：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
 
// 定义一个函数，用于找出两个字符串之间的不同字符
char findTheDifference(char* s, char* t) {
    // 定义一个数组，用于记录每个字符出现的次数
    int cnt[26];
    // 将数组初始化为0
    memset(cnt,0,sizeof(cnt));
    // 获取两个字符串的长度
    int n=strlen(s),m=strlen(t);
    // 遍历字符串s，记录每个字符出现的次数
    for(int i=0;i<n;i++){
        cnt[s[i]-'a']++;
    }
    // 遍历字符串t，减少每个字符出现的次数
    for(int i=0;i<m;i++){
        cnt[t[i]-'a']--;
        // 如果某个字符在t中出现的次数比在s中多，则返回该字符
        if(cnt[t[i]-'a']<0){
            return t[i];
        }
    }
    // 如果没有找到不同的字符，则返回空格
    return ' ';
}
 
int main(){
    // 定义两个字符串
    char s[]="abcd";
    char t[]="adebc";
    // 调用函数，找出两个字符串之间的不同字符，并打印出来
    printf("%c",findTheDifference(s,t));
    return 0;
}

28. 找出字符串中第一个匹配项的下标

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。

输入输出实例：

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

解法：

1.BF算法

实现原理

1. 计算字符串长度 ：首先，使用strlen函数计算haystack和needle的长度，分别存储在变量n和m中。
2. 遍历haystack ：使用一个for循环遍历haystack，从第一个字符开始，直到haystack的长度减去needle的长度。
3. 匹配检查 ：在每次循环中，使用另一个for循环检查haystack中从当前位置开始的子字符串是否与needle匹配。如果匹配，则设置一个布尔变量flag为true。
4. 返回结果 ：如果在检查过程中发现flag仍为true，则返回当前的位置i。如果循环结束后仍未找到匹配，则返回-1。

完整代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>
// 在字符串 haystack 中查找字符串 needle 的第一次出现的位置
int strStr(char* haystack, char* needle) {
  // 获取字符串 haystack 和 needle 的长度
  int n=strlen(haystack),m=strlen(needle);
    // 遍历字符串 haystack
    for(int i=0;i+m<=n;i++){
        // 设置标志位 flag 为 true
        bool flag=true;
         // 遍历字符串 needle
         for(int j=0;j<m;j++)
    {
        // 如果 haystack 和 needle 对应位置的字符不相等，则将 flag 设置为 false，并跳出循环
        if(haystack[i+j]!=needle[j])
       {flag=false;
        break;
        } 
    }
    // 如果 flag 为 true，则返回 haystack 中 needle 的第一次出现的位置
    if(flag){
    return i;
    }
    }
    // 如果 haystack 中没有 needle，则返回 -1
    return -1;
}   

int main(){
    // 定义字符串 haystack 和 needle
    char haystack[]="a";
    char needle[]="a";
    // 调用 strStr 函数，获取 needle 在 haystack 中的第一次出现的位置
    int ans=strStr(haystack,needle);
    // 输出结果
    printf("%d",ans);
    return 0;
}

2.kmp算法

实现原理

1. 计算部分匹配表（Partial Match Table）：

   • 首先计算 needle 的部分匹配表，这个表用于记录 needle 中每个位置之前的子串的最长相等前后缀的长度。
   • 部分匹配表 pi 的长度与 needle 的长度相同，pi[i] 表示 needle[0...i] 的最长相等前后缀的长度。

2. 字符串匹配：

   • 使用两个指针 i 和 j，分别指向 haystack 和 needle 的当前字符。
   • 当 haystack[i] 与 needle[j] 匹配时，j 增加，i 也增加。
   • 当 haystack[i] 与 needle[j] 不匹配时，j 回退到 pi[j-1] 的位置，即 j = pi[j-1]。
   • 如果 j 达到 needle 的长度，说明找到了匹配，返回 i - needle.length + 1。

完整代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>

// 在字符串 haystack 中查找字符串 needle 的第一次出现的位置
int strStr(char* haystack, char* needle) {
    // 获取字符串 haystack 和 needle 的长度
    int n = strlen(haystack), m = strlen(needle);
    // 如果 needle 为空字符串，则返回 0
    if (m == 0) {
        return 0;
    }
    // 定义一个数组 pi，用于存储 needle 的部分匹配值
    int pi[m];
    // 初始化 pi 数组的第一个元素为 0
    pi[0] = 0;
    // 遍历 needle，计算部分匹配值
    for (int i = 1, j = 0; i < m; i++) {
        // 如果当前字符不匹配，则回退到上一个部分匹配值的位置
        while (j > 0 && needle[i] != needle[j]) {
            j = pi[j - 1];
        }
        // 如果当前字符匹配，则部分匹配值加 1
        if (needle[i] == needle[j]) {
            j++;
        }
        // 将部分匹配值存储到 pi 数组中
        pi[i] = j;
    }
    // 遍历 haystack，查找 needle 的第一次出现位置
    for (int i = 0, j = 0; i < n; i++) {
        // 如果当前字符不匹配，则回退到上一个部分匹配值的位置
        while (j > 0 && haystack[i] != needle[j]) {
            j = pi[j - 1];
        }
        // 如果当前字符匹配，则部分匹配值加 1
        if (haystack[i] == needle[j]) {
            j++;
        }
        // 如果部分匹配值等于 needle 的长度，则返回 haystack 中 needle 的第一次出现位置
        if (j == m) {
            return i - m + 1;
        }
    }
    // 如果 haystack 中没有 needle，则返回 -1
    return -1;
}

int main() {
    // 定义字符串 haystack 和 needle
    char haystack[] = "a";
    char needle[] = "a";
    // 调用 strStr 函数，查找 needle 在 haystack 中的第一次出现位置
    int result = strStr(haystack, needle);
    // 输出结果
    printf("%d\n", result);
    return 0;
}

242.有效的字母异位词

题目描述：

给定两个字符串 s 和 t ，编写一个函数来判断 t 是否是 s 的字母异位词。

注意： 若 s 和 t中每个字符出现的次数都相同，则称 s 和 t互为字母异位词。

输入输出实例：

示例 1:

输入: s = "anagram", t = "nagaram"
输出: true

示例 2:

输入: s = "rat", t = "car"
输出: false

提示:

• 1 <= s.length, t.length <= 5 * 104
• s 和 t 仅包含小写字母

实现原理

1. 计算部分匹配表（Partial Match Table）：

   • 首先计算 needle 的部分匹配表，这个表用于记录 needle 中每个位置之前的子串的最长相等前后缀的长度。
   • 部分匹配表 pi 的长度与 needle 的长度相同，pi[i] 表示 needle[0...i] 的最长相等前后缀的长度。

2. 字符串匹配：

   • 使用两个指针 i 和 j，分别指向 haystack 和 needle 的当前字符。
   • 当 haystack[i] 与 needle[j] 匹配时，j 增加，i 也增加。
   • 当 haystack[i] 与 needle[j] 不匹配时，j 回退到 pi[j-1] 的位置，即 j = pi[j-1]。
   • 如果 j 达到 needle 的长度，说明找到了匹配，返回 i - needle.length + 1。

完整代码：

#include <stdbool.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h> // strcmp

// 比较函数，用于qsort排序
int cmp(const void* _a, const void* _b) {
    char a = *(char*)_a, b = *(char*)_b;
    return a - b;
}

// 判断两个字符串是否为字母异位词
bool isAnagram(char* s, char* t) {
    int len_s = strlen(s), len_t = strlen(t);
    // 如果两个字符串长度不相等，则不是字母异位词
    if (len_s != len_t) {
        return false;
    }
    // 对两个字符串进行排序
    qsort(s, len_s, sizeof(char), cmp);
    qsort(t, len_t, sizeof(char), cmp);
    // 如果排序后的字符串相等，则是字母异位词
    return strcmp(s, t) == 0;
}
int main() {
    char s[] = "anagram", t[] = "nagaram";
    printf("%d\n", isAnagram(s, t));
    return 0;
}

拓展：qsort函数

qsort函数是C语言标准库<stdlib.h>中的一个函数，用于对数组进行排序。它是一个非常高效且方便的内置排序工具，其内部实现通常基于快速排序算法，这使得它在处理大规模数据集时表现出非常高的效率。在使用qsort函数时，需要提供四个参数，分别是要排序的数组、数组中元素的个数、每个元素的大小（字节数），以及一个比较函数。下面将详细解释如何使用qsort函数：

包含头文件

头文件引入：使用qsort前，需要在代码文件中引入<stdlib.h>头文件。

函数格式及参数详解

数组名：要排序的数组名，即数组的起始地址。

元素个数：要排序的数组中的元素个数。

元素大小：数组中每个元素的大小（字节数），例如sizeof(int)、sizeof(double)等。

排序原则：通过一个自定义的比较函数来确定排序规则。这个函数需要返回三个可能的值：负值表示第一个参数应排在第二个之前，零表示相等，正值表示第一个参数应排在第二个之后。

比较函数详解

整型数组排序：对于整型数据，比较函数可以简单地通过减法确定排序顺序。例如，升序为return *(int*)a - *(int*)b;。

浮点数和字符串排序：对于这些类型，为了避免精度损失或正确比较字符串，建议使用大于、小于或等于运算符来决定返回值。

结构体排序：如果排序的对象是结构体，比较函数需要针对结构体中的特定字段进行比较，如按照年龄或名称排序。

典型用法示例

整数数组排序：

int values[] = { 88, 56, 100, 2, 25 };
int cmp(const void *a, const void *b) {
    return ( *(int*)a - *(int*)b );
}
qsort(values, 5, sizeof(int), cmp);

结构体数组排序：

struct In {
    int x;
    int y;
}s[100];
int cmp(const void *a, const void *b) {
    struct In *c = (struct In *)a;
    struct In *d = (struct In *)b;
    if(c->x != d->x) return c->x - d->x;
    return d->y - c->y;
}
qsort(s, 100, sizeof(s[0]), cmp);

此外，为了确保在使用qsort函数时能够获得最佳实践，以下是一些额外的提示和建议：

当排序的结构体或其他复杂类型时，确保比较函数正确地处理了所有可能的排序键。

考虑到qsort是一个不稳定的排序算法，如果需要稳定排序（即值相同的情况下保持原始顺序），则应考虑其他选项，如Merge Sort。

在处理大量数据时，注意内存使用和性能优化。尽管qsort非常高效，但在某些情况下，特定的排序算法可能会更适合特定的数据集或应用场景。