常用十大算法（四）— KMP算法
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介绍
KMP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
Knuth-Morris-Pratt 字符串查找算法，简称为 “KMP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
字符串匹配问题
- 有一个字符串 str1= “BBC ABCDAB ABCDABCDABDE”，和一个子串 str2=”ABCDABD”
- 现在要判断 str1 是否含有 str2, 如果存在，就返回第一次出现的位置, 如果没有，则返回-1
- 要求：使用KMP算法完成判断，不能使用简单的暴力匹配算法
暴力匹配算法
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。
代码实现
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| package com.guizimo;
public class ViolenceMatch {
public static void main(String[] args) {
String str1 = "BBC ABCDAB ABCDABCDABDE";
String str2 = "ABCDABD";
int index = violenceMatch(str1, str2);
System.out.println("index=" + index);
}
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;
int j = 0;
while (i < s1Len && j < s2Len) {
if(s1[i] == s2[j]) {
i++;
j++;
} else {
i = i - (j - 1);
j = 0;
}
}
if(j == s2Len) {
return i - j;
} else {
return -1;
}
}
}
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KMP算法
- 得到子串的部分匹配表
- 使用部分匹配表完成KMP匹配
代码实现
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| package com.guizimo;
import java.util.Arrays;
public class KMPAlgorithm {
public static void main(String[] args) {
String str1 = "BBC ABCDAB ABCDABCDABDE";
String str2 = "ABCDABD";
int[] next = kmpNext("ABCDABD");
System.out.println("next=" + Arrays.toString(next));
int index = kmpSearch(str1, str2, next);
System.out.println("index=" + index);
}
public static int kmpSearch(String str1, String str2, int[] next) {
for(int i = 0, j = 0; i < str1.length(); i++) {
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()) {
return i - j + 1;
}
}
return -1;
}
public static int[] kmpNext(String dest) {
int[] next = new int[dest.length()];
next[0] = 0;
for(int i = 1, j = 0; i < dest.length(); i++) {
while(j > 0 && dest.charAt(i) != dest.charAt(j)) {
j = next[j-1];
}
if(dest.charAt(i) == dest.charAt(j)) {
j++;
}
next[i] = j;
}
return next;
}
}
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