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火力全开—模式匹配KMP算法

程序员阿狸 2022-04-19 阅读 102

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 ​​​带你详细了解KMP算法!

🐋 🐋 Brute-Force算法和KMP算法有什么区别?

🍀🍀 🍀🍀注:根本区别在于,主串指针 “ i ” 是否回退。🍀🍀🍀🍀

 🐋 🐋KMP算法的详细讲解:

        🍀🍀🍀 求公共前后缀 next 数组-- 推导🍀 🍀🍀

        🍀🍀🍀 求 next[ j ]函数算法🍀 🍀🍀

        🎃🎃 算法分析 :

        🍀🍀🍀 模式匹配的KMP算法🍀 🍀🍀

        🎃🎃 算法分析 :

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 带你详细了解KMP算法!

🐋 🐋 Brute-Force算法和KMP算法有什么区别?

🍁🍁🍁 Brute-Force算法:蛮力算法,依次比较每一个,比较次数多,时间复杂度O(n×m)。

🍁🍁🍁 KMP算法:滑动算法,比较的次数较少,时间复杂度O(n+m)。

🌲🌲🌲🌲🌲🌲🌲🌲🌲🌲🌲🌲🌲🌲🌲🌲

🍀🍀 🍀🍀注:根本区别在于,主串指针 “ i ” 是否回退。🍀🍀🍀🍀

🍁🍁🍁 Brute-Force算法:每次对比匹配不成功时,主串指针" i "都会进行 回退

 🍁🍁🍁KMP算法:每次对比匹配不成功时," i "指针不回退,而是利用已经得到的“部分匹配”的结果,将模式向右“滑动”,尽可能远的一段距离后进行比较。

 🐋 🐋KMP算法的详细讲解:

🍀🍀🍀 求公共前后缀 next 数组-- 推导🍀 🍀🍀

🎃🎃 公共前后缀,  指的就是主串和模式串具有相同的内容,所以只需要看模式串前后所具有的公共前后缀。【原因:我们的目的是让模式串在主串中进行全部匹配成功,那么在已经匹配成功的部分串中,主串和模式串的内容都是一样的。因此只需看模式串的公共前后缀】

🎃🎃next[ ] 数组的作用:

一是:next[ i ]的值,表示下标为i 的字符的字符串最长相等前后缀的长度

二是:表示该处字符不匹配时应该回溯到的字符的下标

🎃🎃实例1:

模式串:"abcabc"

❄️❄️❄️next[ ] 数组:

🍀🍀🍀 求 next[ j ]函数算法🍀 🍀🍀

 /**
     * 获得next数组
     * @param T  模式串
     * @return      返回next数组
     */
    public int[] getNext (IString T) {
        int[] next = new int[T.length()];       //创建next[] 数组,与模式串字符个数一致
        int j = 1 ;                             //主串指针
        int k = 0 ;                             // 模式串指针(相同字符计数器)
        //2. 默认情况
        next[0] = -1 ;
        next[1] = 0 ;
        //3. 准备比较
        while (j < T.length() -1) {                 //比较倒数第二个字符
            if (T.charAt(j) == T.charAt(k)) {       //匹配,连续有字符相等
                next[j+1] = k+1 ;
                j++ ;
                k++ ;
            }else if (k == 0 ) {                    //失配
                next[j+1] = 0 ;
                j++ ;
            }else {                                 // k不是0
                k = next[k] ;
            }
        }
        //4 处理完成,返回数组
        return next ;
    }

🎃🎃 算法分析 :

例1:模式串abcabc

 例2:模式串ababaaa

🍀🍀🍀 模式匹配的KMP算法🍀 🍀🍀

 
/**
* @param T 模式串
* @param start 在主串中的开始位置,例如:"ababababaaa".indexKMP("ababaaa", 0);
*/
public int index_KMP(IString T, int start) {
    int[] next = getNext(T); 		// 根据模式串获得next数组
    int i = start;					// 主串指针,从start开始
    int j = 0;						// 模式串指针
    //字符比较
    while(i<this.length() && j < T.length()) {		//指针不能超过串
        // j==-1 表示第一个字符不匹配,i移动到下一个,j从0开始
        if(j==-1 || this.charAt(i) == T.charAt(j)) {
            i++;
            j++;
        } else {		//某一个字符不匹配,i不变,移动j的位置
            j = next [j];
        }
    }
    //返回结果
    if(j< T.length()) {
        return -1;					//j小于模式串的长度,表示没有匹配上
    } else {
        return i - T.length();		//如果匹配上,i-模式串的长度,就是首位置
    }
}

🎃🎃 算法分析 :

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