构造具有给定数组指定的最长公共前缀的字符串数组

在编程过程中，我们经常会遇到需要在一组字符串中查找最长公共前缀的需求。本篇文章将介绍如何利用多种算法来构造具有给定数组指定的最长公共前缀的字符串数组。

问题描述

我们假设有一个字符串数组strs，需要在其中查找最长公共前缀。最长公共前缀是所有字符串中的共同前缀，且该前缀必须是从字符串的开头开始的。

例如，对于输入字符串数组["flower","flow","flight"]，最长公共前缀为"fl"。另一个输入字符串数组为["dog","racecar","car"]，则不存在共同前缀。

解决方案

1. 暴力破解法

暴力破解法是最朴素的解决方案，它的基本思想是枚举所有字符串的前缀，然后判断是否都相等。如果相等，就将该前缀添加到最终的结果中。如果不相等，则表示已经找到了最长公共前缀。

public String longestCommonPrefix(String[] strs) {
    if(strs == null || strs.length == 0) {
        return "";
    }
    String result = "";
    int minLength = findMinLength(strs);
    for(int i=0; i<minLength; i++) {
        char c = strs[0].charAt(i);
        for(int j=1; j<strs.length; j++) {
            if(strs[j].charAt(i) != c) {
                return result;
            }
        }
        result += c;
    }
    return result;
}

private int findMinLength(String[] strs) {
    int minLength = Integer.MAX_VALUE;
    for(int i=0; i<strs.length; i++) {
        minLength = Math.min(minLength, strs[i].length());
    }
    return minLength;
}

2. 分治法

分治法的基本思想是将问题拆分成若干个子问题，并将子问题逐个解决。对于最长公共前缀问题，我们可以将其中任意两个字符串的最长公共前缀计算出来，然后将该前缀与数组中的其他字符串进行比较，得出最终的结果。

public String longestCommonPrefix(String[] strs) {
    if(strs == null || strs.length == 0) {
        return "";
    }
    return longestCommonPrefix(strs, 0, strs.length-1);
}

private String longestCommonPrefix(String[] strs, int start, int end) {
    if(start == end) {
        return strs[start];
    }
    int mid = (start+end)/2;
    String left = longestCommonPrefix(strs, start, mid);
    String right = longestCommonPrefix(strs, mid+1, end);
    return commonPrefix(left, right);
}

private String commonPrefix(String left, String right) {
    int minLength = Math.min(left.length(), right.length());
    for(int i=0; i<minLength; i++) {
        if(left.charAt(i) != right.charAt(i)) {
            return left.substring(0, i);
        }
    }
    return left.substring(0, minLength);
}

3. 二分法

二分法的基本思想是将问题拆分成若干个子问题，每次取一半进行处理。对于最长公共前缀问题，我们可以将其中任意两个字符串的最长公共前缀计算出来，然后取其中的一半进行比较，直到找到最长公共前缀为止。

public String longestCommonPrefix(String[] strs) {
    if(strs == null || strs.length == 0) {
        return "";
    }
    int minLength = findMinLength(strs);
    int low = 0;
    int high = minLength;
    while(low < high) {
        int mid = (low+high+1)/2;
        if(isCommonPrefix(strs, mid)) {
            low = mid;
        } else {
            high = mid-1;
        }
    }
    return strs[0].substring(0, low);
}

private boolean isCommonPrefix(String[] strs, int len) {
    String str1 = strs[0].substring(0, len);
    for(int i=1; i<strs.length; i++) {
        String str2 = strs[i].substring(0, len);
        if(!str2.equals(str1)) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

private int findMinLength(String[] strs) {
    int minLength = Integer.MAX_VALUE;
    for(int i=0; i<strs.length; i++) {
        minLength = Math.min(minLength, strs[i].length());
    }
    return minLength;
}

总结

本文介绍了三种算法来解决构造具有给定数组指定的最长公共前缀的字符串数组问题，它们分别是暴力破解法、分治法和二分法。在实际应用中，可以根据具体的需求选择适合的算法来解决问题。