KMP字符串匹配算法

提到kmp算法就不得不说next数组,要得到next数组又不得不去求最大长度表

文本串S acabaabaabcaccaabc
模式串P abaabcac
kmp算法:查找模式串P是否存在文本串S中,若存在返回下标位置;若不存在,返回-1

最大长度表(模式串P所有子串的前缀后缀的公共元素最大长度)

  • 前缀:除最后一个字符,子串的的所有集合
  • 尾缀:除第一个字符,子串的的所有集合(从尾部开始拿
    比如,子串为 abaab
    那么它的前缀为:
    前缀

    a
    a b
    a b a
    a b a a

它的后缀为:


后缀

b
a b
a a b
b a a b
所以该子串的最大长度为2,前缀ab等于后缀ab

最大长度表

而next数组为最大长度值整体右移一位,然后下标为0的值为-1
next数组

kmp算法操作流程

假设现在文本串 S 匹配到 i 位置,模式串 P 匹配到 j 位置

  • 如果 j = -1,或者当前字符匹配成功(即 S[i] == P[j] ),都令 i++,j++,继续匹配下一个字符;
  • 如果 j != -1,当前字符匹配失败(即 S[i] != P[j] ),则令 i 不变,j = next[j]

代码实现

// next数组
public static int[] getNext(String pStr) {
        int len = pStr.toCharArray().length;
        // 最大长度表
        int[] maxLength = new int[len];
        int[] next = new int[len];

        for (int i = 0; i < len; i++) {
            if (i == 0) {
                maxLength[i] = 0;
            } else {
                String s = pStr.substring(0, i + 1);

                int l = s.length();
                for (int j = 0; j < l - 1; j++) {
                    if (s.substring(0, j + 1).equals(s.substring(l - j - 1, l))) {
                        int max = s.substring(0, j + 1).length();
                        if (max > maxLength[i]) {
                            maxLength[i] = max;
                        }

                    }
                }
            }
        }

        for (int i = 0; i < len; i++) {
            if (i != 0)
                next[i] = maxLength[i - 1];
            else
                next[i] = -1;
        }
        return next;
    }
private static int kmp(char[] s, String pStr) {
        int[] next = getNext(pStr);
        char[] p = pStr.toCharArray();
        int pLen = p.length;
        int i = 0, j = 0;
        while (i < s.length && j < pLen) {
            if (j == -1 || s[i] == p[j]) {
                i++;
                j++;
            } else if (s[i] != p[j]) {
                j = next[j];
            }

        }
        // 如果匹配成功返回  模式串在 文本串中的下标
        if (j == pLen)
            return i - j;
        else
            return -1;

    }
测试结果
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