[ LeetCode ] 题刷刷(Python)-第14题:最长公共前缀

发布于:2024-04-16 ⋅ 阅读:(161) ⋅ 点赞:(0)

题目描述

编写一个函数来查找字符串数组中的最长公共前缀。

如果不存在公共前缀,返回空字符串 ""。

示例

示例 1:

输入:strs = ["flower","flow","flight"]
输出:"fl"
示例 2:

输入:strs = ["dog","racecar","car"]
输出:""
解释:输入不存在公共前缀。

解题

解法一: min()和max()

思路

min 和 max 函数是基于字典序(lexicographical order)来确定哪个字符串是最小的,哪个是最大的。

字典序-----字符串间的比较规则:

逐字符比较:从字符串的第一个字符开始,依次比较对应位置的字符。
字符顺序:根据字符的Unicode编码值大小决定字符之间的相对大小。如果一个字符串在某个位置的字符编码小于另一个字符串对应位置的字符编码,那么前者被认为“小于”后者。
短字符串与长字符串:如果在某个位置,一个字符串已经没有字符可比较(即已到达其结尾),而另一个字符串还有剩余字符,那么较短的字符串被认为“小于”较长的字符串。也就是说,如果一个字符串是另一个字符串的前缀,那么较短的那个字符串较小。

所以,只需要比较最小的字符串和最大的字符串,就可以确定整个字符串列表的最大公共前缀啦

算法复杂度

时间复杂度:O(n+m),其中n为字符串列表的长度,m为输入字符串列表中最小字符串的长度。

使用内置的min和max函数分别找出列表中最短和最长的字符串。这两个函数的时间复杂度均为线性,即O(n),其中n是字符串列表的长度。由于遍历整个列表一次以确定最小值和最大值,对于数据量非常大的情况,这部分时间开销不可忽视。

遍历最短字符串的每个字符及其索引i,并与最长字符串的相应字符进行比较。这部分的时间复杂度取决于最短字符串的长度,记为m,为O(m)。

综上所述,当处理的数据量非常大时,整体时间复杂度为O(n + m),其中n是字符串列表的长度,m是最短字符串的长度。在实际应用中,如果n远大于m,那么O(n)的部分通常主导总时间复杂度


空间复杂度:O(m+k),其中m为输入字符串列表中最小字符串的长度,k为输入字符串列表中最大字符串的长度

代码
class Solution:
    def longestCommonPrefix(self, strs: List[str]) -> str:
        # 如果字符串序列为空,则不存在最长公共前缀
        if not strs:
            return ""

        min_str = min(strs)
        max_str = max(strs)

        for i,s in enumerate(min_str):
            if s != max_str[i]:
                return max_str[:i]
        return min_str

解法二: 最短字符串与剩余字符串,逐字符比较

思路

将最短字符串设为初始的最长公共前缀,并从第二个字符串开始,逐个与其他字符串进行逐字符比较。只要当前字符相同,就继续比较下一个字符;一旦遇到不同字符,就截取已比较的相同字符子串作为新的最长公共前缀。遍历结束后,返回找到的最长公共前缀。

算法复杂度

时间复杂度分析:O(n log n),其中n是字符串列表的长度。

排序字符串列表:使用内置的sorted()函数对字符串列表进行排序,其时间复杂度为O(n log n),其中n是字符串列表的长度。

逐字符比较:对于每个字符串other,算法最多需要检查其与当前最长公共前缀的相同字符数量,即len(prefix)。由于在比较过程中,一旦发现不匹配的字符,就会立即停止并更新最长公共前缀,因此实际比较的字符数不会超过len(prefix)。对于列表中的n个字符串,总比较次数为n * m,其中m是最短字符串的长度。

综上所述,该算法的时间复杂度为O(n log n + n * m),其中n是字符串列表的长度,m是最短字符串的长度。由于n log n通常大于n * m,因此可以简化为O(n log n)。


空间复杂度:O(n),其中n是字符串列表的长度。

排序字符串列表:排序操作需要额外空间,其空间复杂度为O(n),其中n是字符串列表的长度。

最长公共前缀变量prefix:存储最长公共前缀,其长度不超过最短字符串的长度m。因此,存储prefix的空间复杂度为O(m)。

综上所述,该算法的空间复杂度为O(n + m),其中n是字符串列表的长度,m是最短字符串的长度。由于n通常大于m,可以简化为O(n)。

代码
class Solution:
    def longestCommonPrefix(self, strs: List[str]) -> str:
        if not strs:
            return ""

        # 排序字符串列表,确保最短字符串在首位
        sorted_strs = sorted(strs, key=len)
        prefix = sorted_strs[0]

        for other in strs[1:]:  # 从第二个字符串开始遍历
            i = 0
            while i < len(prefix) and prefix[i] == other[i]:
                i += 1  # 对应字符相同,继续比较下一个字符

            prefix = prefix[:i]  # 更新最长公共前缀为已比较的相同字符子串

        return prefix  # 返回找到的最长公共前缀


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