KMP算法

大家好,今天给大家带来KMP算法的讲解。

问题描述

KMP是用来干嘛的-KMP是用来找字符串str1中是否有字符串str2。我们知道暴力算法实现该问题时是逐个匹配:从str1的0位置开始匹配,如果0位置字符和str2的0位置字符相同,则指针同时后移,继续匹配。若不相同,则str2指针归零,继续匹配。KMP算法可以对此实现加速,具体细节听我细细道来。

KMP算法细节

next数组

next数组是用来干嘛的?是用来记录str2每个位置前面的字符串前缀和后缀的最大公共长度。举个例子:str2="abastzabast"。

i=0时,其前名无字符串,人为设定为-1,即next【0】=-1。i=1时,其前名字符串为a,由于前缀和后缀均不能为字符串本身,因此next【1】=0。当i=2时,前面字符串为ab,前缀为:a,后缀为:b,无公共部分,next【2】=0。当i=3时,其前面字符串为aba,前缀为:a,ab。后缀为:a,ba。最大公共长度为1(a),因此next【3】=1。同理其它位置,如next【10】,即t位置处,其前面字符串为abastzaba,最大公共部分为:aba,因此next【10】=3。

有了next数组的概念,我们就可以进行KMP算法的讲解了。

KMP分析

因此我们可以判断:当str1和str2出现不匹配现象时,用于str2遍历的元素j变为next【j】,相当于前缀替换掉原来的后缀,重新匹配。当j=0时,next【0】=-1,也就说明:str2从开始位置0与str1进行匹配也无法匹配,此时需要负责str1遍历的指针i++ 。当str1和str2某个位置匹配时:只需i++,j++即可。当j=str2.length()时,说明匹配成功返回i-j,否则返回-1(未成功匹配)。这是因为只有某个位置匹配时j才会增大1,当其为str2.length()时,说明匹配成功str2.length()次,即完全匹配。

KMP代码细节

cpp 复制代码
int KMP(string str1,string str2,int *next){
	int i=0,j=0;
	while(i<str1.length()&&j<str2.length()){
		if(str1[i]==str2[j]){
			i++;
			j++;
		}else if(next[j]==-1){//j==0
			i++;
		}else{
			j=next[j];
		}
	}
	return j==str2.length()?i-j:-1;//只有j走到length才匹配否则不匹配 
}

next数组求解代码

上述KMP代码需要用到next数组,我们只讲了next数组含义,那如何求解呢?首先我们应该知道,next【0】=-1,next【1】=0这是肯定的。

我们要求next【i】,就要查看i-1位置和cnt位置处元素是否相等(cnt为next【i-1】),如果相等则next【i】=next【i-1】+1=cnt+1。不想等,则让cnt=next【cnt】,重复操作。当cnt=0时,仍然不相等那么next【i】=0。(首尾元素都不相等不可能有公共前后缀部分)

cpp 复制代码
int* getnext(string str){
	int *next=new int[str.length()];//只能动态申请空间否则函数结束会被释放 
	next[0]=-1;
	next[1]=0;
	int i=2,cnt=0;
	while(i<str.length()){
		if(str[i-1]==str[cnt]){
			next[i++]=++cnt;
		}else if(cnt>0){
			cnt=next[cnt];
		}else{
			next[i++]=0;
		}
	}
	return next;
}

完整代码

cpp 复制代码
#include<iostream>
using namespace std;
int KMP(string str1,string str2,int *next){
	int i=0,j=0;
	while(i<str1.length()&&j<str2.length()){
		if(str1[i]==str2[j]){
			i++;
			j++;
		}else if(next[j]==-1){//j==0
			i++;
		}else{
			j=next[j];
		}
	}
	return j==str2.length()?i-j:-1;//只有j走到length才匹配否则不匹配 
}
int* getnext(string str){
	int *next=new int[str.length()];//只能动态申请空间否则函数结束会被释放 
	next[0]=-1;
	next[1]=0;
	int i=2,cnt=0;
	while(i<str.length()){
		if(str[i-1]==str[cnt]){
			next[i++]=++cnt;
		}else if(cnt>0){
			cnt=next[cnt];
		}else{
			next[i++]=0;
		}
	}
	return next;
}
int main(){
	string str1="abcbnshdg";
	string str2="nsh";
	int *next=getnext(str2);
	int location=KMP(str1,str2,next);
	cout<<location;
} 

本期对于KMP的代码分享至此,创作不易,大家多多支持!!

相关推荐
晚风叙码14 分钟前
C++哈希表实现:开放定址法和链地址法 (哈希桶)
数据结构·c++·哈希算法·散列表
imaol115 分钟前
哈希表--数据结构
数据结构·散列表
2601_9507607939 分钟前
TNF-α:自身免疫疾病治疗的核心靶点与信号通路解析
人工智能·算法·蛋白
不会代码的小猴1 小时前
2. 了解Qt
开发语言·c++·笔记·qt·算法
比奇堡裤头村1 小时前
统计学习方法——支持向量机
算法·支持向量机·学习方法
程序喵大人3 小时前
【C++进阶】STL算法与函数对象 - 09 函数对象保存状态并复用规则
开发语言·c++·算法·stl·函数对象
致Great8 小时前
DeepSeek Harness插件开发实战教程:我让它自己写了一个 arXiv 搜索插件
算法
罗西的思考12 小时前
【Agent OS / AIOS】AOHP 深度解读:当 OS 开始为 Agent 而设计
人工智能·算法·机器学习
民乐团扒谱机13 小时前
【微实验】组合优化matlab实战(马科维茨投资模型):在收益与风险之间,寻找最优的人生配比
大数据·人工智能·算法·机器学习·数学建模·matlab·组合优化
Nil20813 小时前
leetcode 160相交链表
算法·leetcode·链表