前言：

　　KMP算法是一種字符串匹配算法，由Knuth，Morris和Pratt同時發現（簡稱KMP算法）。KMP算法的關鍵是利用匹配失敗后的信息，盡量減少模式串與主串的匹配次數以達到快速匹配的目的。比較流行的做法是實現一個next()函數，函數本身包含了模式串的局部匹配信息。由于next函數理解起來不太容易，本文同樣是基于空間換時間的做法，但將采用另一種代碼實現，希望可以更方便讀者理解！

測試數據

aseeesatba esat as330kdwejjl_8 jjl_ faw4etoesting tio aabacb abac

測試結果

4 9 -1 0

（注：若匹配則返回text子串的起始index;否則返回-1）

1.暴力查找的實現一

1 // 暴力子串查找一式：O(M*N) 2 private static int search0(String text, String pat) { 3 int i, j, N = text.length(), M = pat.length(); 4 for (i = 0; i <= N - M; i++) { 5 for (j = 0; j < M; j++) { 6 if (text.charAt(i + j) != pat.charAt(j)) 7 break; 8 } 9 if (M == j) 10 return i; 11 } 12 return -1; 13 }

?　　　　函數傳入文本text和模式串pat，其中i和i+j分別標記text子串的首尾。若text存在子串匹配pat，則返回text子串起始index;否則返回-1；時間復雜度：O(M*N)

2.暴力查找實現二

1 // 暴力子串查找二式：O(M*N) 2 public static int search(String text, String pat) { 3 int i, j; 4 int N = text.length(), M = pat.length(); 5 for (i = 0, j = 0; i < N && j < M; i++) { 6 if (text.charAt(i) == pat.charAt(j)) 7 j++; 8 else { 9 i -= j; 10 j = 0; 11 } 12 } 13 return (j == M) ? (i - M) : -1; 14 }

　　　　同樣的一種暴力查找算法，通過不斷的回溯文本串中的“i”進行判斷。若text存在子串匹配pat，則返回text子串起始index;否則返回-1；時間復雜度：O(M*N)

3.KMP算法（空間換時間）

　　　　為了優化算法時間復雜度，我們嘗試進行一些信息存儲，引入了額外的空間存儲 dfa[][]。

　　　　從上述第二種暴力查找算法中，我們可以得到啟發。即，通過記錄“j”保證“i”只能往右移動，無需往左回退。其中，dfa[i][j]

表示文本串中當前字符‘charAt(i)’時，下個文本字符'charAt(i+1)'應該與模式串匹配的位置（0~j）。

　　　　這里我們引入有窮自動機DFA對dfa[][]進行數值的初始化。以模式串“aabacb”為例，匹配pat的DFA狀態圖如下:

　　　　對應的代碼如下：

1 //構造dfa[][] 2 dfa[pat.charAt(0)][0] = 1; 3 for(int X=0,j=0;j<M;j++){ 4 for(int c=0;c<R;c++){ 5 dfa[c][j] = dfa[c][X]; 6 } 7 dfa[pat.charAt(j)][j] = j+1; 8 X = dfa[pat.charAt(j)][X]; 9 }

　　　　其中，“X”表示不同的dfa狀態，上述代碼構造dfa[][]的時間復雜度為：O(N*R);

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Java完整代碼

1 package ch05.string.substring; 2 3 import java.io.File; 4 import java.util.Scanner; 5 6 public class KMP { 7 8 private int R = 255; 9 private String pat; 10 private int[][] dfa; 11 12 public KMP(String pat) { 13 this.pat = pat; 14 int M = pat.length(); 15 dfa = new int[R][M]; 16 17 //構造dfa[][] 18 dfa[pat.charAt(0)][0] = 1; 19 for(int X=0,j=0;j<M;j++){ 20 for(int c=0;c<R;c++){ 21 dfa[c][j] = dfa[c][X]; 22 } 23 dfa[pat.charAt(j)][j] = j+1; 24 X = dfa[pat.charAt(j)][X]; 25 } 26 27 } 28 29 public int search(String text){ 30 int i,j; 31 int N = text.length(),M = pat.length(); 32 for(i=0,j=0;i<N && j<M; i++){ 33 j = dfa[text.charAt(i)][j]; 34 } 35 return j==M?(i-M):-1; 36 } 37 38 public static void main(String[] args) throws Exception { 39 //從文件讀入數據 40 Scanner input = new Scanner(new File("datain.txt")); 41 while(input.hasNext()){ 42 String text = input.next(); 43 KMP kmp = new KMP(input.next()); 44 int ans = kmp.search(text); 45 //輸出答案 46 System.out.println(ans); 47 } 48 } 49 }

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C/C++完整代碼　　

1 #include<cstdio> 2 #include<cstring> 3 #include<iostream> 4 #include<string> 5 using namespace std; 6 const int maxn=1e4+10; 7 const int R=256; 8 int dfa[R][maxn]; 9 10 string text,pat; 11 void init(){ 12 int M=pat.length(); 13 dfa[pat[0]][0] = 1; 14 for(int X=0,j=1;j<M;j++){ 15 /**直接從dfa[][X]復制到dfa[][j]*/ 16 for(int c=0;c<R;c++){ 17 dfa[c][j] = dfa[c][X]; 18 } 19 /**匹配到，繼續往右走*/ 20 dfa[pat[j]][j] = j+1; 21 X = dfa[pat[j]][X]; 22 } 23 24 } 25 int search1(){ 26 init(); 27 int i,j,N = text.length(),M = pat.length(); 28 for(i=0,j=0;i<N && j<M;i++){ 29 j = dfa[text[i]][j]; 30 } 31 return j==M?(i-M):-1; 32 } 33 int main(){ 34 freopen("datain.txt","r",stdin); 35 while(cin>>text>>pat){ 36 cout<<search1()<<endl; 37 } 38 return 0; 39 }

Reference:

　　【1】Algorithms(4th) -謝路云

? ? ? 【2】http://baike.baidu.com/link?url=_WLufLz1lw2e4eMgU6DI8IblUkp838Qf595Nqxfg2JN3aqNED2FFe3U6J9yPmUv_zKfFqAAQJid7Gzho3ork8K

轉載于:https://www.cnblogs.com/SeaSky0606/p/4925755.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的经典KMP算法C++与Java实现代码的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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