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1032. 字符流

题目描述

设计一个算法：接收一个字符流，并检查这些字符的后缀是否是字符串数组 words 中的一个字符串。

例如，words = ["abc", "xyz"] 且字符流中逐个依次加入 4 个字符 'a'、'x'、'y' 和 'z' ，你所设计的算法应当可以检测到 "axyz" 的后缀 "xyz" 与 words 中的字符串 "xyz" 匹配。

按下述要求实现 StreamChecker 类：

  • StreamChecker(String[] words) ：构造函数，用字符串数组 words 初始化数据结构。
  • boolean query(char letter)：从字符流中接收一个新字符，如果字符流中的任一非空后缀能匹配 words 中的某一字符串，返回 true ；否则，返回 false。

 

示例：

输入：
["StreamChecker", "query", "query", "query", "query", "query", "query", "query", "query", "query", "query", "query", "query"]
[[["cd", "f", "kl"]], ["a"], ["b"], ["c"], ["d"], ["e"], ["f"], ["g"], ["h"], ["i"], ["j"], ["k"], ["l"]]
输出：
[null, false, false, false, true, false, true, false, false, false, false, false, true]

解释：
StreamChecker streamChecker = new StreamChecker(["cd", "f", "kl"]);
streamChecker.query("a"); // 返回 False
streamChecker.query("b"); // 返回 False
streamChecker.query("c"); // 返回n False
streamChecker.query("d"); // 返回 True ，因为 'cd' 在 words 中
streamChecker.query("e"); // 返回 False
streamChecker.query("f"); // 返回 True ，因为 'f' 在 words 中
streamChecker.query("g"); // 返回 False
streamChecker.query("h"); // 返回 False
streamChecker.query("i"); // 返回 False
streamChecker.query("j"); // 返回 False
streamChecker.query("k"); // 返回 False
streamChecker.query("l"); // 返回 True ，因为 'kl' 在 words 中

 

提示：

  • 1 <= words.length <= 2000
  • 1 <= words[i].length <= 200
  • words[i] 由小写英文字母组成
  • letter 是一个小写英文字母
  • 最多调用查询 4 * 104 次

解法

方法一：前缀树

我们可以根据初始化时的字符串数组 \(words\) 构建前缀树，前缀树的每个节点包含两个属性：

  • children：指向 \(26\) 个字母的指针数组，用于存储当前节点的子节点。
  • is_end：标记当前节点是否为某个字符串的结尾。

在构造函数中，我们遍历字符串数组 \(words\)，对于每个字符串 \(w\)，我们将其反转后，逐个字符插入到前缀树中，插入结束后，将当前节点的 is_end 标记为 true。

在 query 函数中，我们将当前字符 \(c\) 加入到字符流中，然后从后往前遍历字符流，对于每个字符 \(c\)，我们在前缀树中查找是否存在以 \(c\) 为结尾的字符串，如果存在，返回 true，否则返回 false。注意到 \(words\) 中的字符串长度不超过 \(200\)，因此查询时最多只需要遍历 \(200\) 个字符。

时间复杂度方面，构造函数的时间复杂度为 \(O(L)\)，而 query 函数的时间复杂度为 \(O(M)\)。其中 \(L\) 为字符串数组 \(words\) 中所有字符串的长度之和，而 \(M\) 为字符串数组 \(words\) 中字符串的最大长度。空间复杂度 \(O(L)\)。

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class Trie:
    def __init__(self):
        self.children = [None] * 26
        self.is_end = False

    def insert(self, w: str):
        node = self
        for c in w[::-1]:
            idx = ord(c) - ord('a')
            if node.children[idx] is None:
                node.children[idx] = Trie()
            node = node.children[idx]
        node.is_end = True

    def search(self, w: List[str]) -> bool:
        node = self
        for c in w[::-1]:
            idx = ord(c) - ord('a')
            if node.children[idx] is None:
                return False
            node = node.children[idx]
            if node.is_end:
                return True
        return False


class StreamChecker:
    def __init__(self, words: List[str]):
        self.trie = Trie()
        self.cs = []
        self.limit = 201
        for w in words:
            self.trie.insert(w)

    def query(self, letter: str) -> bool:
        self.cs.append(letter)
        return self.trie.search(self.cs[-self.limit :])


# Your StreamChecker object will be instantiated and called as such:
# obj = StreamChecker(words)
# param_1 = obj.query(letter)

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class Trie {
    Trie[] children = new Trie[26];
    boolean isEnd = false;

    public void insert(String w) {
        Trie node = this;
        for (int i = w.length() - 1; i >= 0; --i) {
            int idx = w.charAt(i) - 'a';
            if (node.children[idx] == null) {
                node.children[idx] = new Trie();
            }
            node = node.children[idx];
        }
        node.isEnd = true;
    }

    public boolean query(StringBuilder s) {
        Trie node = this;
        for (int i = s.length() - 1; i >= 0; --i) {
            int idx = s.charAt(i) - 'a';
            if (node.children[idx] == null) {
                return false;
            }
            node = node.children[idx];
            if (node.isEnd) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
}

class StreamChecker {
    private StringBuilder sb = new StringBuilder();
    private Trie trie = new Trie();

    public StreamChecker(String[] words) {
        for (String w : words) {
            trie.insert(w);
        }
    }

    public boolean query(char letter) {
        sb.append(letter);
        return trie.query(sb);
    }
}

/**
 * Your StreamChecker object will be instantiated and called as such:
 * StreamChecker obj = new StreamChecker(words);
 * boolean param_1 = obj.query(letter);
 */

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class Trie {
private:
    Trie* children[26]{};
    bool isEnd = false;

public:
    void insert(string& w) {
        Trie* node = this;
        reverse(w.begin(), w.end());
        for (char& c : w) {
            int idx = c - 'a';
            if (!node->children[idx]) {
                node->children[idx] = new Trie();
            }
            node = node->children[idx];
        }
        node->isEnd = true;
    }

    bool search(string& w) {
        Trie* node = this;
        for (int i = w.size() - 1, j = 0; ~i && j < 201; --i, ++j) {
            int idx = w[i] - 'a';
            if (!node->children[idx]) {
                return false;
            }
            node = node->children[idx];
            if (node->isEnd) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
};

class StreamChecker {
public:
    Trie* trie = new Trie();
    string s;

    StreamChecker(vector<string>& words) {
        for (auto& w : words) {
            trie->insert(w);
        }
    }

    bool query(char letter) {
        s += letter;
        return trie->search(s);
    }
};

/**
 * Your StreamChecker object will be instantiated and called as such:
 * StreamChecker* obj = new StreamChecker(words);
 * bool param_1 = obj->query(letter);
 */

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type Trie struct {
    children [26]*Trie
    isEnd    bool
}

func newTrie() Trie {
    return Trie{}
}

func (this *Trie) Insert(word string) {
    node := this
    for i := len(word) - 1; i >= 0; i-- {
        idx := word[i] - 'a'
        if node.children[idx] == nil {
            node.children[idx] = &Trie{}
        }
        node = node.children[idx]
    }
    node.isEnd = true
}

func (this *Trie) Search(word []byte) bool {
    node := this
    for i := len(word) - 1; i >= 0; i-- {
        idx := word[i] - 'a'
        if node.children[idx] == nil {
            return false
        }
        node = node.children[idx]
        if node.isEnd {
            return true
        }
    }
    return false
}

type StreamChecker struct {
    trie Trie
    s    []byte
}

func Constructor(words []string) StreamChecker {
    trie := newTrie()
    for _, w := range words {
        trie.Insert(w)
    }
    return StreamChecker{trie, []byte{}}
}

func (this *StreamChecker) Query(letter byte) bool {
    this.s = append(this.s, letter)
    return this.trie.Search(this.s)
}

/**
 * Your StreamChecker object will be instantiated and called as such:
 * obj := Constructor(words);
 * param_1 := obj.Query(letter);
 */

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