字符串匹配算法（KMP）

文章目录

1. KMP由来
2. KMP算法基本原理
3. 代码
4. Leetcode 28. 实现 strStr()

1. KMP由来

上一节说的BM算法是最高效、最常用的字符串匹配算法。
最知名的却是KMP，它3位作者（D.E.Knuth，J.H.Morris，V.R.Pratt），算法的全称是Knuth Morris Pratt 算法，简称KMP算法。

2. KMP算法基本原理

类似于BM里的概念：坏字符（不能匹配的），好前缀（已经匹配的那段）

KMP算法目的：当遇到坏字符后，对于已经对比过的好前缀，将模式串多滑动几位

借一张图理解一下：

上面可以看出，可以事先预处理好模式串，与主串比较时，直接用next数组
构建next数组（失效函数）
next 数组含义：当前字符之前的字符串（不含当前）中，最大长度的相同前缀后缀子串。如果next [j] = k，代表 j 之前的字符串中有最大长度为 k 的相同前缀后缀子串。
失效函数计算方法
方法1：暴力求解子串长度，效率低

方法2：
case1

case2

如果 b[k] != b[j] , 则我要在前面部分里寻找能和包含 b[j] 的后缀匹配的最长前缀子串；
b[k] 前面的最长匹配前缀长度就是 next[k]，那么其后面一个字符就是 b[ next[k] ]，如果它等于b[j]，那么next[j+1] = next[k] + 1
参考文献

3. 代码

王争的代码不好理解，找了书和别的人的代码参考

/*** @description: KMP字符串匹配算法* @author: michael ming* @date: 2019/6/22 17:15* @modified by: */
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;
void calNexts(char *b, int m, int *next)
{next[0] = -1;int j = 0, k = -1;while(j < m){if(k == -1 || b[j] == b[k]){j++;k++;next[j] = k;}elsek = next[k];}
//    for(j = 0; j < m; ++j)//调试代码
//        cout << "next[" << j << "] " << next[j] << endl;
}
int str_kmp(char *a, int n, char *b, int m)
{int *next = new int [m];calNexts(b, m, next);int i = 0, j = 0;while(i < n && j < m){if(j == -1 || a[i] == b[j]){i++;j++;}else{j = next[j];}}if(j == m){delete [] next;return i-j;}delete [] next;return -1;
}
int main()
{string a = "abcacabcbcbaccba", b = "cbaccba";cout << a << "中第一次出现" << b << "的位置(从0开始)是：" << str_kmp(&a[0],a.size(),&b[0],b.size());return 0;
}

时间复杂度O（n+m），空间复杂度O（m）

4. Leetcode 28. 实现 strStr()

使用 kmp 匹配

class Solution {public:int strStr(string s, string p) {return kmp(s, p);}int kmp(string& s, string& p){int n1 = s.size(), n2 = p.size();vector<int> next(n2+1);calnext(p, next);int i = 0, j = 0;while(i < n1 && j < n2){if(j == -1 || s[i] == p[j]){i++,j++;}elsej = next[j];}if(j == n2)return i-j;return -1;}void calnext(string& p, vector<int>& next){int i = 0, j = -1;next[0] = -1;while(i < p.size()){if(j == -1 || p[i] == p[j]){i++,j++;next[i] = j;}elsej = next[j];}}
};

0 ms 6.9 MB C++

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