211_添加与搜索单词-数据结构设计

难度:中等

题目

请你设计一个数据结构,支持 添加新单词 和 查找字符串是否与任何先前添加的字符串匹配 。

实现词典类 WordDictionary :

  • WordDictionary() 初始化词典对象
  • void addWord(word) 将 word 添加到数据结构中,之后可以对它进行匹配
  • bool search(word) 如果数据结构中存在字符串与 word 匹配,则返回 true ;否则,返回 false 。word 中可能包含一些 ‘.’ ,每个 . 都可以表示任何一个字母。

示例

示例一:

输入
[“WordDictionary”,”addWord”,”addWord”,”addWord”,”search”,”search”,”search”,”search”]
[[],[“bad”],[“dad”],[“mad”],[“pad”],[“bad”],[“.ad”],[“b..”]]
输出
[null,null,null,null,false,true,true,true]

解释
WordDictionary wordDictionary = new WordDictionary();
wordDictionary.addWord(“bad”);
wordDictionary.addWord(“dad”);
wordDictionary.addWord(“mad”);
wordDictionary.search(“pad”); // return False
wordDictionary.search(“bad”); // return True
wordDictionary.search(“.ad”); // return True
wordDictionary.search(“b..”); // return True

提示

  • 1 <= word.length <= 500
  • addWord 中的 word 由小写英文字母组成
  • search 中的 word 由 ‘.’ 或小写英文字母组成
  • 最多调用 50000 次 addWord 和 search

解题

本题要进行插入和搜索,可以使用前缀树来实现,前缀树类实现如下:

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class Trie{
private Trie[] children;
private boolean isEnd;
public Trie(){
children = new Trie[26];
isEnd = false;
}
public void insert(String word){
Trie node = this;
for (int i=0; i<word.length();i++){
char ch = word.charAt(i);
int index = ch - 'a';
if (node.children[index]==null){
node.children[index] = new Trie();
}
node = node.children[index];
}
node.isEnd = true;
}

public Trie[] getChildren(){
return children;
}

public boolean isEnd(){
return isEnd;
}
}

深度优先遍历字符

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// 参数分别为 单词、当前下标、当前前缀节点
private boolean dfs(String word, int index, Trie node){
if (index==word.length()){
return node.isEnd();
}
char ch = word.charAt(index);
if (Character.isLetter(ch)){
int childIndex = ch - 'a';
Trie child = node.getChildren()[childIndex];
if (child!=null && dfs(word,index+1,child)){
return true;
}
}else {
for (int i = 0; i < 26; i++) {
Trie child = node.getChildren()[i];
if (child!=null&&dfs(word,index+1,child)){
return true;
}
}
}
return false;
}

组合起来:

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class WordDictionary {
private Trie root;
public WordDictionary() {
root = new Trie();
}

public void addWord(String word) {
root.insert(word);
}

public boolean search(String word) {
return dfs(word, 0, root);
}

private boolean dfs(String word, int index, Trie node){
if (index==word.length()){
return node.isEnd();
}
char ch = word.charAt(index);
if (Character.isLetter(ch)){
int childIndex = ch - 'a';
Trie child = node.getChildren()[childIndex];
if (child!=null && dfs(word,index+1,child)){
return true;
}
}else {
for (int i = 0; i < 26; i++) {
Trie child = node.getChildren()[i];
if (child!=null&&dfs(word,index+1,child)){
return true;
}
}
}
return false;
}
}
class Trie{
private Trie[] children;
private boolean isEnd;
public Trie(){
children = new Trie[26];
isEnd = false;
}
public void insert(String word){
Trie node = this;
for (int i=0; i<word.length();i++){
char ch = word.charAt(i);
int index = ch - '';
if (node.children[index]==null){
node.children[index] = new Trie();
}
node = node.children[index];
}
node.isEnd = true;
}

public Trie[] getChildren(){
return children;
}

public boolean isEnd(){
return isEnd;
}
}