KMP算法 字符串匹配
2021/8/4 22:08:24
本文主要是介绍KMP算法 字符串匹配,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!
应用场景-字符串匹配问题
字符串匹配问题:
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
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:
1)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
2)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。
3)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。(不可行!)
4)暴力匹配算法实现.
public class ViolenceMatch { public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub //测试暴力匹配算法 String str1 = "BBC ABCDAB ABCDABCDABDE"; String str2 = "ABCDABD"; 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; } } }
KMP 算法介绍
1)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
2)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.
3)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
KMP 算法最佳应用-字符串匹配问题
字符串匹配问题::
1)有一个字符串 str1= "BBC ABCDAB ABCDABCDABDE",和一个子串
str2="ABCDABD"
2)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
3)要求:使用 KMP 算法完成判断,不能使用简单的暴力匹配算法.
思路分析图解
代码实现
import java.util.Arrays; 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 } //写出我们的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; } }
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