【数据结构】KMP算法

1 KMP算法

KMP(Knuth-Morris-Pratt)算法是一种改进的字符串匹配算法,由D.E.Knuth、J.H.Morris和V.R.Pratt共同提出,用于在一个文本串(主串)中搜索一个词(模式串)的位置。KMP算法的关键在于当字符串匹配过程中出现字符不匹配时,能知道部分已经比较过的字符的信息,利用这些信息避免重新比较这些字符,从而提高算法的效率。

2 KMP算法实现

复制代码
#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <string.h>  
  
// 构建部分匹配表(失败函数表)  
void computeLPSArray(char *pat, int M, int *lps) {  
    int len = 0; // 前缀后缀的最大长度  
    int i = 1;  
    lps[0] = 0; // lps[0]总是0  
  
    // 遍历模式串  
    while (i < M) {  
        if (pat[i] == pat[len]) {  
            len++;  
            lps[i] = len;  
            i++;  
        } else {  
            if (len != 0) {  
                len = lps[len - 1];  
            } else {  
                lps[i] = len;  
                i++;  
            }  
        }  
    }  
}  
  
// KMP搜索算法  
int KMPSearch(char *pat, char *txt) {  
    int M = strlen(pat);  
    int N = strlen(txt);  
  
    // 创建lps数组  
    int *lps = (int *)malloc(sizeof(int) * M);  
    computeLPSArray(pat, M, lps);  
  
    int j = 0; // 模式串索引  
    for (int i = 0; i < N; i++) {  
        if (pat[j] == txt[i]) {  
            j++;  
        }  
  
        if (j == M) {  
            free(lps); // 释放lps数组内存  
            return i - j + 1; // 返回模式串在主串中首次出现的起始位置  
        }  
  
        // 如果模式串中当前字符不匹配,则j变为lps[j-1]  
        if (i < N && pat[j] != txt[i]) {  
            if (j != 0)  
                j = lps[j - 1];  
            else  
                i++;  
        }  
    }  
    free(lps); // 释放lps数组内存  
    return -1; // 没有找到模式串  
}  
  
int main() {  
    char txt[] = "ABABDABACDABABCABAB";  
    char pat[] = "ABABCABAB";  
    int result = KMPSearch(pat, txt);  
    if (result == -1)  
        printf("Pattern not found\n");  
    else  
        printf("Pattern found at index: %d\n", result);  
    return 0;  
}

3 KMP算法原理

KMP算法的核心在于,当主串中的某个字符与模式串中的相应字符不匹配时,可以知道模式串中一定存在一个最长的相同前缀后缀,使得模式串可以向右滑动,继续从该前缀后缀之后的那个字符开始比较。这个最长的相同前缀后缀的长度存储在"部分匹配表"(lps数组)中。

4 KMP算法优化及实现

KMP算法本身已经是一种高效的字符串匹配算法,但在实际应用中,可以根据具体需求进行进一步的优化。例如:减少lps数组的计算时间:可以通过一些技巧来减少计算lps数组的时间,例如使用递归、动态规划等方法来优化计算过程。

相关推荐
ZhengEnCi1 小时前
GPT-6 Astra 爆改 Qwen 权重真有那么神吗:权重空间编程 0.016% 参数的真相
算法·架构
罗西的思考2 小时前
【轻量化复刻大模型 / KIMI K3】KDA(Kimi Delta Attention):并行
人工智能·算法·机器学习
夜不会漫长4 小时前
C++:红黑树
数据结构·算法
AI备案指南-满满4 小时前
算法备案审核不通过,一般是什么原因?
java·人工智能·算法·大模型备案·算法备案·大模型登记
Ramble_Naylor5 小时前
Rust深度解读:Send 与 Sync 的本质与线程安全边界
python·算法·rust
秋天的怀念_David5 小时前
算法一千零一夜 · 第二十三夜 电力民生写成的曲线
java·程序人生·算法
不一样的故事1265 小时前
NB/T 47013.8-2015 附录D 吸枪技术
人工智能·经验分享·算法
通问AI5 小时前
用 200 行 Python 给文档库做「上下文完整度」自检:四个可复算的检查项
算法
揽星河..5 小时前
【C语言】扫雷游戏
c语言·算法·游戏
丘山录5 小时前
本地部署 LongCat-2.5,要 7 台机器我只有 4 台
人工智能·算法