数据结构字符串KMP匹配算法

一、什么是KMP匹配算法？和暴力算法有什么区别?

KMP算法是一种高效的匹配算法，牺牲了一定空间去保存NEXT数组，但是能够提升了我们的匹配效率。

暴力匹配主串指针需要回溯，KMP算法中主串指针不用回溯；

二、next数组是什么？如何实现？

当子串和主串不匹配的时候，值对应的索引的字符要移动到跟主串不匹配的字符对齐

实现：

公共前后缀：前面和后面是一样的；next = 公共前后缀 + 1；

三、图示next数组的实现

 代码实现：

//next数组获取和输出 
int * get_next(STRING* s){
    //动态创建next数组的空间
	int* next = (int*)malloc(sizeof(int)*(s->len+1));
	next[0] = s->len;
	int i = 1;//后缀 
	int j = 0;//前缀 
	next[1]=0;
	while(i<=next[0]){
		if(j==0 || s->data[i]==s->data[j]){
			i++;
			j++;
			next[i]=j;
		}else{
			j = next[j];//前缀回溯 
		}
	} 
	return next;
} 
//输出
void printf_next(int* next){
	for(int i=1;i<=next[0];i++){
		printf("%dt",next[i]);
	}
	printf("n");
}

四、字符串结构体的创建，输入，输出代码（暴力匹配有）

#include 
#include  
//字符串结构体
typedef struct String{
	char* data;
	int len;
}STRING;

//初始化 
STRING* init_string(void){
	STRING* s = (STRING*)malloc(sizeof(STRING));
	s->data = NULL;
	s->len = 0;
	return s;
}

//赋值
void get_string(STRING* s,char* data){
	//先判断s的data是否有值，有就free掉 
	if(s->data==0){
		free(s->data);
	} 
	int len = 0;
	char* temp = data; //传进来的字符串首地址； 
	//确定传进来的字符串除去/0的长度； 
	while(*temp != 0){
		len++;
		temp++;
	}
	if(len==0){
		s->data = NULL;
		s->len = 0;
	}else{ 
		s->len = len;
		s->data = (char*)malloc(sizeof(char)*(len + 1));//字符串最后一个/0; 
		//给开辟的空间赋值； 
		for(int i=0;idata[i] = *data;
		}
	}
} 
//输出
void printf_string(STRING* s){
	for(int i=0;ilen;i++){
		printf(i==0? "%ct":"%ct",s->data[i]);
	}
	printf("n");
} 

 五、如何实现KMP匹配？

KMP匹配基本思路和暴力匹配差不多，唯一不同就是KMP匹配不需要回溯主指针，且子串指针也是回溯到j=next[j]的指定位置，而不是j=0；

代码实现：

//KMP匹配
void kmp_match(STRING* s,STRING* s1){
	int* next = get_next(s1);
	int i,j;
	i=0;
	j=0;
	while(ilen&&jlen){
		if(s->data[i]==s1->data[j]){
			i++;
			j++;
		}else{
			j=next[j];
		}
	}
	if(j==s1->len){
		printf("匹配成功!n");
	}else{
		printf("匹配失败!n");
	}
} 

五、主函数代码和运行结果

int main(void){
	STRING* s = init_string();
	get_string(s,"ababa");
	printf_string(s);
	STRING* s1 = init_string();
	get_string(s1,"abb");
	printf_string(s1);
	kmp_match(s,s1);

	return 0;
}