7.4 KMP算法

# 7.4 KMP算法 #### 一. 暴力匹配算法如果用暴力匹配的思路，并假设现在str1匹配到 i 位置，子串str2匹配到 j 位置，则有: \* 如果当前字符匹配成功（即str1\[i\] == str2\[j\]），则i++，j++，继续匹配下一个字符。 \* 如果失配（即str1\[i\]! = str2\[j\]），令i = i - (j - 1)，j = 0。相当于每次匹配失败时，i 回溯，j 被置为0。 \* 用暴力方法解决的话就会有大量的回溯，每次只移动一位，若是不匹配，移动到下一位接着判断，浪费了大量的时间。 #### 二. KMP算法 Knuth-Morris-Pratt 字符串查找算法，简称为 "KMP算法"，是一个解决模式串在文本串是否出现过，如果出现过，最早出现的位置的经典算法。常用于在一个文本串S内查找一个模式串P 的出现位置，这个算法由Donald Knuth、Vaughan Pratt、James H. Morris三人于1977年联合发表，故取这3人的姓氏命名此算法。KMP方法算法就利用之前判断过信息，通过一个next数组，保存模式串中前后最长公共子序列的长度，每次回溯时，通过next数组找到，前面匹配过的位置，省去了大量的计算时间。 #### 三. 代码实现 \`\`\`java /\*\* \* desc 暴力匹配算法实现 \* @author GreyPigeon mail:2371849349@qq.com \* @since 2024-02-19-17:28 \*\*/ public class ViolenceMatch { public static void main(String\[\] args) { // TODO Auto-generated method stub //测试暴力匹配算法 String str1 = "硅硅谷尚硅谷你尚硅尚硅谷你尚硅谷你尚硅你好"; String str2 = "尚硅谷你尚硅你\~"; int index = violenceMatch(str1, str2); System.out.println("index=" + index); } // 暴力匹配算法实现 public static int violenceMatch(String str1, String str2) { char\[\] s1 = str1.toCharArray(); char\[\] s2 = str2.toCharArray(); int s1Len = s1.length; int s2Len = s2.length; int i = 0; // i索引指向s1 int j = 0; // j索引指向s2 while (i \< s1Len \&\& j \< s2Len) {// 保证匹配时，不越界 if(s1\[i\] == s2\[j\]) {//匹配ok i++; j++; } else { //没有匹配成功 //如果失配（即str1\[i\]! = str2\[j\]），令i = i - (j - 1)，j = 0。 i = i - (j - 1); j = 0; } } //判断是否匹配成功 if(j == s2Len) { return i - j; } else { return -1; } } } \`\`\` \`\`\`java /\*\* \* desc KMP算法 \* @author GreyPigeon mail:2371849349@qq.com \* @since 2024-02-19-17:30 \*\*/ public class KMPAlgorithm { public static void main(String\[\] args) { // TODO Auto-generated method stub String str1 = "BBC ABCDAB ABCDABCDABDE"; String str2 = "ABCDABD"; //String str2 = "BBC"; int\[\] next = kmpNext("ABCDABD"); //\[0, 1, 2, 0\] System.out.println("next=" + Arrays.toString(next)); int index = kmpSearch(str1, str2, next); System.out.println("index=" + index); // 15了 } /\*\* \* kmp搜索算法 \* @param str1 源字符串 \* @param str2 子串 \* @param next 部分匹配表, 是子串对应的部分匹配表 \* @return 如果是-1就是没有匹配到，否则返回第一个匹配的位置 \*/ public static int kmpSearch(String str1, String str2, int\[\] next) { //遍历 for(int i = 0, j = 0; i \< str1.length(); i++) { //需要处理 str1.charAt(i) ！= str2.charAt(j), 去调整j的大小 //KMP算法核心点, 可以验证... while( j \> 0 \&\& str1.charAt(i) != str2.charAt(j)) { j = next\[j-1\]; } if(str1.charAt(i) == str2.charAt(j)) { j++; } if(j == str2.length()) {//找到了 // j = 3 i return i - j + 1; } } return -1; } //获取到一个字符串(子串) 的部分匹配值表 public static int\[\] kmpNext(String dest) { //创建一个next 数组保存部分匹配值 int\[\] next = new int\[dest.length()\]; next\[0\] = 0; //如果字符串是长度为1 部分匹配值就是0 for(int i = 1, j = 0; i \< dest.length(); i++) { //当dest.charAt(i) != dest.charAt(j) ，我们需要从next\[j-1\]获取新的j //直到我们发现有 dest.charAt(i) == dest.charAt(j)成立才退出 //这时kmp算法的核心点 while(j \> 0 \&\& dest.charAt(i) != dest.charAt(j)) { j = next\[j-1\]; } //当dest.charAt(i) == dest.charAt(j) 满足时，部分匹配值就是+1 if(dest.charAt(i) == dest.charAt(j)) { j++; } next\[i\] = j; } return next; } } \`\`\`