Title

編寫一個函數來查找字符串數組中的最長公共前綴。

如果不存在公共前綴，返回空字符串 “”。

Solve

1.橫向掃描

用LCP(S₁ …S_n)表示字符串S₁ …S_n的最長公共前綴，可以得到以下結論：$$LCP(S_1\dots S_n)=LCP(LCP(LCP(S_1,S_2),S_3),\dots S_n)$$

依次遍歷字符串數組中的每個字符串，對于每個遍歷到的字符串，更新最長公共前綴，當遍歷完所有的字符串以后，即可得到字符串數組中的最長公共前綴。

優化： 如果在尚未遍歷完所有的字符串時，最長公共前綴已經是空串，則最長公共前綴一定是空串，因此不需要繼續遍歷剩下的字符串，直接返回空串即可。

Code

def longestCommonPrefix_transverseScan(self, strs: List[str]) -> str:def lcp(str1, str2):index, length = 0, min(len(str1), len(str2))while index < length and str1[index] == str2[index]:index += 1return str1[: index]if not strs:return ""prefix = strs[0]for i in range(1, len(strs)):prefix = lcp(prefix, strs[i])if not prefix:breakreturn prefix

時間復雜度

• 時間復雜度： O(mn)，其中m是字符串數組中的字符串的平均長度，n是字符串的數量，最壞情況下，字符串數組中的每個字符串的每個字符都會被比較一次。
• 空間復雜度： O(1)，使用額外空間復雜度為常數。

2.縱向掃描

縱向掃描時，從前往后遍歷所有字符串的每一列，比較相同列上的字符是否相同，如果相同則繼續對下一列進行比較，如果不相同則當前列不再屬于公共前綴，當前列之前的部分為最長公共前綴。

↓↓ flower↓↓ flow↓↓ flight

Code

def longestCommonPrefix_longitudinalScan(self, strs: List[str]) -> str:if not strs:return ""for i in range(len(strs[0])):char = strs[0][i]for j in range(1, len(strs)):if i == len(strs[j]) or strs[j][i] != char:return strs[0][:i]return strs[0]

時間復雜度

• 時間復雜度： O(mn)，其中m是字符串數組中的字符串的平均長度，n是字符串的數量，最壞情況下，字符串數組中的每個字符串的每個字符都會被比較一次。
• 空間復雜度： O(1)，使用額外空間復雜度為常數。

3.分治法

LCP 的計算滿足結合律，可以有以下推導：$$LCP(S_1\dots S_n)=LCP(LCP(S_1,\dots S_k),LCP(S_{k+1},\dots S_n))$$

基于上述推導，可以使用分治法得到字符串數組中的最長公共前綴。

對于問題 LCP(S_i ?S_j)，可以分解成兩個子問題 LCP(S_i…S_mid) 與 LCP(S_mid+1?…S_j)，其中 mid= (i+j)/2，對兩個子問題分別求解，然后對兩個子問題的解計算最長公共前綴，即為原問題的解。

Code

def longestCommonPrefix_divideAndConquer(self, strs: List[str]) -> str:def lcp(left, right):if left == right:return strs[left]middle = (left + right) // 2leftLcp, rightLcp = lcp(left, middle), lcp(middle + 1, right)minLength = min(len(leftLcp), len(rightLcp))for i in range(minLength):if leftLcp[i] != rightLcp[i]:return leftLcp[:i]return leftLcp[: minLength]return "" if not strs else lcp(0, len(strs) - 1)

時間復雜度

• 時間復雜度： O(mn)，其中m是字符串數組中的字符串的平均長度，n是字符串的數量。時間復雜度的遞推式是T(n)=2T(n/2)+O(m)，通過計算可得 T(n)=O(mn)。
• 空間復雜度： O(mlogn)，其中 m 是字符串數組中的字符串的平均長度，n 是字符串的數量。空間復雜度主要取決于遞歸調用的層數，層數最大為 logn，每層需要 m 的空間存儲返回結果。

4.Python內置函數

zip() 函數用于將可迭代的對象作為參數，將對象中對應的元素打包成一個個元組，然后返回由這些元組組成的列表。

如果各個迭代器的元素個數不一致，則返回列表長度與最短的對象相同，利用 * 號操作符，可以將元組解壓為列表。

def longestCommonPrefix_python(self, strs: List[str]) -> str:for index, value in enumerate((*(len(set(item)) for item in zip(*strs)), 2)):if value > 1:return (*strs, "")[0][: index]

總結

以上是生活随笔為你收集整理的14. Longest Common Prefix的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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