题目描述:
给定一个非空的字符串 s
,检查是否可以通过由它的一个子串重复多次构成。
示例 1:
输入: s = "abab" 输出: true 解释: 可由子串 "ab" 重复两次构成。
示例 2:
输入: s = "aba" 输出: false
示例 3:
输入: s = "abcabcabcabc" 输出: true 解释: 可由子串 "abc" 重复四次构成。 (或子串 "abcabc" 重复两次构成。)
提示:
1 <= s.length <= 104
s
由小写英文字母组成
思路:
为什么会使用KMP
在一个串中查找是否出现过另一个串,这是KMP的看家本领。那么寻找重复子串怎么也涉及到KMP算法了呢?
KMP算法中next数组为什么遇到字符不匹配的时候可以找到上一个匹配过的位置继续匹配,靠的是有计算好的前缀表。 前缀表里,统计了各个位置为终点字符串的最长相同前后缀的长度。
那么 最长相同前后缀和重复子串的关系又有什么关系呢。
可能很多录友又忘了 前缀和后缀的定义,再回顾一下:
- 前缀是指不包含最后一个字符的所有以第一个字符开头的连续子串;
- 后缀是指不包含第一个字符的所有以最后一个字符结尾的连续子串
在由重复子串组成的字符串中,最长相等前后缀不包含的子串就是最小重复子串,这里拿字符串s:abababab 来举例,ab就是最小重复单位,如图所示:
如何找到最小重复子串
步骤一:因为 这是相等的前缀和后缀,t[0] 与 k[0]相同, t[1] 与 k[1]相同,所以 s[0] 一定和 s[2]相同,s[1] 一定和 s[3]相同,即:,s[0]s[1]与s[2]s[3]相同 。
步骤二: 因为在同一个字符串位置,所以 t[2] 与 k[0]相同,t[3] 与 k[1]相同。
步骤三: 因为 这是相等的前缀和后缀,t[2] 与 k[2]相同 ,t[3]与k[3] 相同,所以,s[2]一定和s[4]相同,s[3]一定和s[5]相同,即:s[2]s[3] 与 s[4]s[5]相同。
步骤四:循环往复。
所以字符串s,s[0]s[1]与s[2]s[3]相同, s[2]s[3] 与 s[4]s[5]相同,s[4]s[5] 与 s[6]s[7] 相同。
正是因为 最长相等前后缀的规则,当一个字符串由重复子串组成的,最长相等前后缀不包含的子串就是最小重复子串。
简单推理
这里再给出一个数学推导,就容易理解很多。
假设字符串s使用多个重复子串构成(这个子串是最小重复单位),重复出现的子字符串长度是x,所以s是由n * x组成。
因为字符串s的最长相同前后缀的长度一定是不包含s本身,所以 最长相同前后缀长度必然是m * x,而且 n - m = 1,(这里如果不懂,看上面的推理)
所以如果 nx % (n - m)x = 0,就可以判定有重复出现的子字符串。
next 数组记录的就是最长相同前后缀 , 如果 next[len - 1] != -1,则说明字符串有最长相同的前后缀(就是字符串里的前缀子串和后缀子串相同的最长长度)。
最长相等前后缀的长度为:next[len - 1] + 1。
数组长度为:len。
如果len % (len - (next[len - 1] + 1)) == 0 ,则说明数组的长度正好可以被 (数组长度-最长相等前后缀的长度) 整除 ,说明该字符串有重复的子字符串。
数组长度减去最长相同前后缀的长度相当于是第一个周期的长度,也就是一个周期的长度,如果这个周期可以被整除,就说明整个数组就是这个周期的循环。
next[len - 1] = 7,next[len - 1] + 1 = 8,8就是此时字符串asdfasdfasdf的最长相同前后缀的长度。
(len - (next[len - 1] + 1)) 也就是: 12(字符串的长度) - 8(最长公共前后缀的长度) = 4, 4正好可以被 12(字符串的长度) 整除,所以说明有重复的子字符串(asdf)。
class Solution { public boolean repeatedSubstringPattern(String s) { if (s.equals("")) return false; int len = s.length(); // 原串加个空格(哨兵),使下标从1开始,这样j从0开始,也不用初始化了 s = " " + s; char[] chars = s.toCharArray(); int[] next = new int[len + 1]; // 构造 next 数组过程,j从0开始(空格),i从2开始 for (int i = 2, j = 0; i <= len; i++) { // 匹配不成功,j回到前一位置 next 数组所对应的值 while (j > 0 && chars[i] != chars[j + 1]) j = next[j]; // 匹配成功,j往后移 if (chars[i] == chars[j + 1]) j++; // 更新 next 数组的值 next[i] = j; } // 最后判断是否是重复的子字符串,这里 next[len] 即代表next数组末尾的值 if (next[len] > 0 && len % (len - next[len]) == 0) { return true; } return false; } }