字符串数组特定模式检测的现有实现优化问询

问题说明 #

给定字符串数组：

string[] arr = ["Off", "Off", "Off", "Duty", "Off", "Off", "Duty", "Duty", "Duty", "Duty", "Off", "Off", "Duty"];

需要检测数组中是否存在**至少两个"Off"，紧跟一个"Duty"，再紧跟至少两个"Off"**的模式。

原实现通过遍历数组找到"Duty"后，检查其前后各两位是否为"Off"，代码如下：

for (int i = 0; i < roster.Length; i++)
{
    if (roster[i] == "Duty")
    {
       if (i > 1 && i < roster.Length - 2) 
       {
           if (roster[i-2] == "Off" && roster[i-1] == "Off" && roster[i+1] == "Off" && roster[i+2] == "Off") 
           {
                return true;
           }
       }
    }
}

以下是几种更优的实现方案：

方案1：滑动窗口遍历 #

直接检查连续5个元素是否匹配模式，逻辑更直观，且无需额外的边界判断：

for (int i = 0; i <= roster.Length - 5; i++)
{
    if (roster[i] == "Off" 
        && roster[i+1] == "Off" 
        && roster[i+2] == "Duty" 
        && roster[i+3] == "Off" 
        && roster[i+4] == "Off")
    {
        return true;
    }
}
return false;

优势：遍历次数更少（最多遍历 数组长度-4 次），代码简洁，边界条件由循环条件自动保证，不会出现索引越界。

方案2：LINQ 简洁实现 #

如果追求代码简洁性，可以用LINQ的方式实现，适合小规模数组场景：

return roster
    .Select((_, index) => index)
    .Where(index => index >= 2 && index <= roster.Length - 3)
    .Any(index => roster[index-2] == "Off" 
                  && roster[index-1] == "Off" 
                  && roster[index] == "Duty" 
                  && roster[index+1] == "Off" 
                  && roster[index+2] == "Off");

优势：代码可读性高，一行链式调用完成检测；劣势：性能略低于纯循环，大数据量场景不推荐。

方案3：状态机遍历（适合复杂模式扩展） #

如果后续需要扩展模式规则（比如调整Off的数量、增加其他状态），状态机方式只需要一次遍历，扩展性更强：

int preOffCount = 0;
bool hasDuty = false;
int postOffCount = 0;

foreach (var item in roster)
{
    if (!hasDuty)
    {
        if (item == "Off")
        {
            preOffCount++;
        }
        else if (item == "Duty")
        {
            hasDuty = true;
            postOffCount = 0;
        }
        else
        {
            // 遇到非Off/Duty的元素，重置前置计数
            preOffCount = 0;
        }
    }
    else
    {
        if (item == "Off")
        {
            postOffCount++;
            // 满足前置至少2个Off、后置至少2个Off的条件
            if (preOffCount >= 2 && postOffCount >= 2)
            {
                return true;
            }
        }
        else
        {
            // 遇到非Off元素，重置状态
            hasDuty = false;
            preOffCount = item == "Off" ? 1 : 0;
        }
    }
}
return false;

优势：仅需一次遍历数组，性能最优；状态清晰，后续修改模式规则只需调整计数判断逻辑即可。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user3177651