字符匹配KMP算法
KMP是三位大牛:D.E.Knuth、J.H.Morris和V.R.Pratt同时发现的。其中第一位就是《计算机程序设计艺术》的作者!!
KMP算法要解决的问题就是在字符串(也叫主串)中的模式(pattern)定位问题。就是我们平时常说的关键字搜索。模式串就是关键字(接下来称它为T),如果它在一个主串(接下来称为S)中出现,就返回它的具体位置,否则返回-1.
KMP算法的核心就是避免不必要的回溯,不必要的回溯可以后模式串决定。KMP算法为模式串添加一个next数组用来指导模式匹配串下一步改用第几号元素进行匹配。next数组举例:
T | 9 | a | b | a | b | a | a | a | b | a |
下标 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
next | X | 0 | 1 | 1 | 2 | 3 | 4 | 2 | 2 | 3 |
假设prefix表示当前下标字符的后缀,suffix表示当前下标字符的前缀,我们关注的是前缀和后缀的相同字符数,由此来决定next数组。至于前缀后缀可通过下面步骤自己体会,文字感觉说不清楚。
T串第0个字符表示T串长度,对于next[0]=X,
当T[1]字符发生失配,此时next[1]=0; 当T[2]字符发生失配,此时next[2]=1
当T[3]字符发生失配,此时prefix=‘a’,suffix='b',且前缀后缀不相等,此时next[3]=1
当T[4]字符发生失配,此时prefix='a',suffix='a',且前缀后缀有一个相等,此时next[4]=2
当T[5]字符发生失配,此时prefix='a''b',suffix=‘a’'b',且前缀后缀有两个相等,此时next[5]=3
当T[6]字符发生失配,此时prefix='a''b''a',suffix='a''b''a',且前缀后缀有三个相等,此时next[6]=4
当T[7]字符发生失配,此时prefix='a',suffix=‘a’,且前缀后缀有一个相等,此时next[7]=2
当T[8]字符发生失配,此时prefix='a',suffix=‘a’,且前缀后缀有一个相等,此时next[8]=2
当T[9]字符发生失配,此时prefix='a''b',suffix='a''b',且前缀后缀有两个相等,此时next[9]=3
以后为next数组的获取过程,代码如下:
void next(String T,int *next)
{
prefix = 0;
suffix = 1;
next[1] = 0;
while(suffix < T[0])
{
if(0 == prefix || T[suffix] == T[prefix])
{
suffix++;
prefix++;
next[suffix] = prefix;
}
else
{
prefix = next[prefix];
}
}
}
返回子串T在主串S第pos个字符之后的位置,若不存在,返回-1
#include <stdio.h>
typedef char* String;
void next(String T, int *next)
{
int j = 0;
int i = 1;
next[1] = 0;
while( i < T[0] )
{
if( 0 == j || T[i] == T[j] )
{
i++;
j++;
next[i] = j;
}
else
{
j = next[j];
}
}
}
int Index(String S, String T, int pos)
{
int i = pos;
int j = 1;
int next[255];
next(T, next);
while(i < S[0] && j <= T[0])
{
if(0 == j || S[i] == T[j])
{
i++;
j++;
if(T[i] != T[j])
next[i] = j;
else
next[i] = next[j];
}
else
{
j = next[j];
}
}
if(j > T[0])
return i - T[0];
else
return -1;
}