C语言中实现KMP算法实例.docx

C语言中实现KMP算法实例C语言中实现KMP算法实例一般的算法为什么这么低效呢？那是因为主串指针回溯情况过多:主串指针如果不回溯的话，速度就会加快，那我们就会想：如何让主串指针不回溯？KMP算法就是解决了这个问题，所以速度变得更快速了。它是这样子的：用一个数组：next[]求得失配时的位置，然后保存下来。要说清楚KMP算法，可以从朴素的模式匹配算法说起。朴素的模式匹配算法比较容易理解，其实现如下intIndex(chars[],charp[],intpos){inti,j,slen,plen;i=pos;j=0;slen=strlen(s);plen=strlen(p);while((i<slen)&&(j<plen)){if((s[i]==p[j])){i++;j++;}else{i=i-j+1;j=0;}}if(j>=plen){return(i-plen);}else{return-1;}}可见，在朴素的模式匹配算法中，当模式中的p[j]与主串中的s[i]不匹配时，需要把主串的指针回溯到i-j+1的地方从新用s[i-j+1]跟p[0]进行匹配比较。KMP算法的想法是，能不能不回溯主串的指针呢？这种想法基于如下事实的：p[j]!=s[i]前，p[0]~p[j-1]跟s[i-j]~s[i-1]是匹配的（这里j>0，也就是说在不匹配前已经有匹配的字符了。否则如果j=0,则主串指针肯定不用回溯，直接向前变成i+1再跟p[0]比较就是了）p[j]!=s[i]前，p[0]~p[j-1]跟s[i-j]~s[i-1]是匹配的，这说明了什么呢？这说明可以通过分析模式的p[0]~p[j-1]来分析s[i-j]~s[i-1]。如果模式中存在p[0]~p[k-1]=p[j-k]~p[j-1](共k个匹配的字符,且k是满足这个关系的最大值）,则可以知道s[i-k]~s[j-1]跟[0]~p[k-1]是匹配的'，那么，s[i]只需要跟p[k]进行比较就行了。而这个k是跟主串无关的，只需要分析模式串就可以求出来（这就是普通的教材中next[j]=k这个假设的由来,普通教材中总喜欢假设这个k值已经有了，如果你逻辑思维强还没有什么，不然或多或少会把你卡在这的）。亦即next[j]=k。如果上述的p[0]~p[k-1]=p[j-k]~p[j-1]串不存在会怎么样呢？这说明p[j]前的串中不存在p[0]...=...p[j-1]的情况，就连p[0]也不等于p[j-1],也就是说p[0]~p[j-1]中所有以p[j-1]为结尾的子串跟模式p都是失配的。基于上面p[0]~p[j-1]=s[i-j]~s[i-1]的事实，可以断定s[i-j]~s[i-1]中所有以s[i-1]结尾的子串跟模式p都是失配，这说明把主串的指针回溯到i-j+1～i-1都是没有必要的，既然没有必要回溯，而s[i]!=p[j]，则s[i只能跟p[0]进行比较匹配了。亦即next[j]=0。特殊情况下，j=0，即s[i]!=p[0]，这时不用再用s[i]来跟p中的其它字符比较了，变成用s[i+1]跟p[0]进行比较。为了统一，可以让next[0]=-1。在下一轮的比较中，判断到j=-1的情况时，让i=i+1,j=j+1,自然就形成s[i+1]跟p[0]比较的效果了。KMP算法实现示例具体请看如下程序：#include#include#include#defineMAX101voidget_next(int*next,char*a,intla)/*求NEXT[]的值*/{inti=1,j=0;next[1]=0;while(i<=la)/*核心部分*/{if(a[i]==a[j]||j==0){j++;i++;if(a[i]==a[j])next[i]=next[j];elsenext[i]=j;}elsej=next[j];}}intstr_kmp(int*next,char*A,char*a,intlA,intla)/*EASY*/{inti,j,k;i=1;j=1;while(i<=lA&&j<=0=""la=""j=""i=""else=""if="">la)returni-j+1;elsereturn-1;}intmain(void){intn,k;intnext[MAX]={0};intlA=0,la=0;charA[MAX],a[MAX];scanf("%s%s",A,a);lA=strlen(A);la=strlen(a);for(k=la-1;k>=0;k-