C语言算法-解答最长公共前缀问题的C语言实现

题目

给定一个字符串数组 strs，找到并返回这些字符串的最长公共前缀。如果不存在公共前缀，则返回空字符串。

引言

最长公共前缀问题要求在一组字符串中找到最长的共同前缀。解决这个问题需要考虑字符串之间的字符比较，并逐步缩小公共前缀的范围。

算法思路

我们将使用一种纵向扫描的方法来解决最长公共前缀问题。

算法的步骤如下：

1. 如果字符串数组 strs 为空，直接返回空字符串。
2. 初始化变量 prefix 为空字符串。

3. 对字符串数组 strs 中的每个字符位置进行遍历：

   • 对于每个位置 i，将第一个字符串 strs[0] 的第 i 个字符与其他字符串的第 i 个字符进行比较。
   • 如果比较过程中遇到不匹配或到达字符串结尾，则停止比较。
   • 如果所有字符串的第 i 个字符匹配，则将该字符添加到 prefix 中。
4. 返回 prefix，即最长的公共前缀。

代码实现

下面是使用C语言实现的代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

char* longestCommonPrefix(char** strs, int strsSize) {
    if (strsSize == 0) {
        char* result = (char*)malloc(sizeof(char));
        result[0] = '\0';
        return result;
    }

    int prefixLength = strlen(strs[0]);
    char* prefix = (char*)malloc(sizeof(char) * (prefixLength + 1));
    strcpy(prefix, strs[0]);

    for (int i = 1; i < strsSize; i++) {
        int j = 0;
        while (prefix[j] && strs[i][j] && prefix[j] == strs[i][j]) {
            j++;
        }
        prefix[j] = '\0';
    }

    return prefix;
}

int main() {
    char* strs[] = {"flower", "flow", "flight"};
    int strsSize = sizeof(strs) / sizeof(strs[0]);

    char* result = longestCommonPrefix(strs, strsSize);

    printf("Longest Common Prefix: %s\n", result);

    free(result);

    return 0;
}

算法分析

该算法的时间复杂度为 O(m n)，其中 m 是字符串数组中最长字符串的长度，n 是字符串数组的大小。在纵向比较的过程中，我们最多需要比较 m n 次字符。

空间复杂度为 O(m)，其中 m 是字符串数组中最长字符串的长度。我们需要额外的空间来存储最长公共前缀。

示例和测试

示例输入1:

strs = ["flower", "flow", "flight"]

示例输出1:

Longest Common Prefix: "fl"

示例输入2:

strs = ["dog", "racecar", "car"]

示例输出2:

Longest Common Prefix: ""

总结

本文使用C语言实现了解答最长公共前缀问题的代码。通过纵向扫描字符串数组中的字符，我们能够找到最长的共同前缀。该算法的时间复杂度为 O(m * n)，空间复杂度为 O(m)。