Leetcode 211 Add and Search Word - Data structure design

原题地址

https://leetcode.com/problems/add-and-search-word-data-structure-design/

题目描述

Design a data structure that supports the following two operations:

设计一个数据结构来支持以下两个操作：

void addWord(word)
bool search(word)

search(word)

can search a literal word or a regular expression string containing only letters

a-z

or

.

. A

.

means it can represent any one letter.

search(word)

既可以查找一个字面上的直接量，也可以查找一个包含

a-z

和

.

的正则表达式，

.

表示任意字符。

For example:

例如：

addWord("bad")
addWord("dad")
addWord("mad")
search("pad") -> false
search("bad") -> true
search(".ad") -> true
search("b..") -> true

Note:

注意：

You may assume that all words are consist of lowercase letters

a-z

.

你可以假设所有的输入只包含小写的

a-z

字符。

Hint:

提示：

You should be familiar with how a Trie works. If not, please work on this problem: Implement Trie (Prefix Tree) first.

你需要熟悉Trie字典树的工作机制。如果不熟悉的话，请先解决这个问题：Implement Trie (Prefix Tree)

解题思路

提示中也提到了，需要熟悉Trie的工作机制，先解决Leetcode 208 Implement Trie (Prefix Tree) 实现字典树 (前缀字典树)。本题中的单词字典与Trie基本类似，其构造过程（添加单词操作）完全一样，只有查找操作中需要支持

.

正则表达式。其解决思路也是比较简单的，如果遇到点字符，则尝试从某结点的所有子结点中查找剩余的子串，其他情况下从某确定的子结点中查找剩余的子串。

代码

/**
* 字典树的结点
*/
class TrieNode {
public:
static const int NODES_SIZE = 26; // 子结点个数
TrieNode* nodes[NODES_SIZE]; // 子结点
bool isLast;    // 是否存在以此为结尾的单词
// 初始化
TrieNode() {
for (int i = 0; i < NODES_SIZE; ++i)
nodes[i] = NULL;
isLast = false;
}
};

/**
* 字典
*/
class WordDictionary {
public:
WordDictionary() {
root = new TrieNode();
root->isLast = true; // 空串""存在于字典中
}

/**
* Add a word into the data structure. 添加一个单词
* @param word : the word that will be inserted into the trie. 要添加的单词
*/
void addWord(string word) {
TrieNode* tmp = root;
while (word != "") { // 循环插入字符
char c = word[0];
word = word.substr(1);
if (tmp->nodes[c - 'a'] == NULL) { // 如果不存在后继结点
TrieNode* newNode = new TrieNode(); // 新建后继结点
tmp->nodes[c - 'a'] = newNode; // 存储后继结点指针
}
tmp = tmp->nodes[c - 'a']; // 指向后继结点
}
tmp->isLast = true; // 最后一个字符插入结束，修改isLast，表示存在到此为止的单词
}

/**
* Returns if the word is in the trie. 查找是否存在某个单词
* A word could contain the dot character '.' to represent any one letter.
* 一个单词里可以用点字符'.'代表任意字符。
* @param word : the word to be searched. 要查找的单词
* @return 存在返回true，否则false
*/
bool search(string word) {
return search(word, root);
}

/** 释放内存 */
void free() {
free(root);
}
private:
/** 字典根结点 */
TrieNode* root;

/**
* Returns if the word is in the node. 查找是否存在某个单词
* A word could contain the dot character '.' to represent any one letter.
* 一个单词里可以用点字符'.'代表任意字符。
* @param word : the word to be searched. 要查找的单词
* @param node : the begin node to search. 被查找的结点
* @return 存在返回true，否则false
*/
bool search(string word, TrieNode* node) {
if (word == "") return node->isLast;// word为空，当前结点是结尾结点则成功
char c = word[0];
int index = c - 'a';
if (c == '.') { // 遇到点字符
int i;
for (i = 0; i < root->NODES_SIZE; ++i) {
if (node->nodes[i] != NULL) // 在任意不为空的分支下尝试查找
if (search(word.substr(1), node->nodes[i]))
break;  // 如果查找成功，则跳出循环，否则继续
}
// i==NODES_SIZE时所有子结点均查找失败
return i < root->NODES_SIZE;
} else {    // 遇到特定字符
if (node->nodes[index] != NULL) // 如果存在后继，则尝试查找
return search(word.substr(1), node->nodes[index]);
else return false;  // 否则查找失败
}
}

/** 释放内存 */
void free(TrieNode* node) {
if (node == NULL) return;
for (int i = 0; i < node->NODES_SIZE; ++i)
free(node->nodes[i]);
delete(node);
}
};

完整代码 https://github.com/Orange1991/leetcode/blob/master/211/cpp/dict.cpp

测试数据

(1)
addWord("bad")
addWord("dad")
addWord("mad")
search("pad") -> false
search("bad") -> true
search(".ad") -> true
search("b..") -> true
(2)
addWord("at")
addWord("and")
addWord("an")
addWord("add")
search("a") -> false
search(".at") -> false
addWord("bat")
search(".at") -> true
search("an.") -> true
search("a.d.") -> false
search("b.") -> false
search("a.d") -> true
search(".") -> false

2015/8/17