在暴力匹配中,每趟匹配失败都是模式后移一位再从头开始比较。而某趟已匹配相等的字符序列是模式的某个前缀,这种频繁的重复比较相当于模式串在不断地进行自我比较,这就是低效率的根源。

理解KMP算法

KMP算法,全称为Knuth-Morris-Pratt算法,是一种字符串匹配算法,用于在一个文本串S中查找一个模式串P的出现位置。相较于传统的暴力匹配算法,KMP算法具有更高的效率。

KMP算法的核心思想是利用已经匹配过的信息,避免不必要的回溯。它通过构建一个辅助数组next[],记录模式串中每个位置之前最长的相同前缀和后缀的长度。在进行匹配时,当出现不匹配的情况时,通过查找next数组得到一个新的起始位置,从而避免重复匹配已经比较过的部分。

具体KMP算法流程

  1. 预处理模式串P,构建next数组。
  2. 设置两个指针i和j,分别指向文本串S和模式串P的起始位置。
  3. 逐个比较S[i]与P[j]的字符:
  • 若匹配成功,则i和j同时后移。
  • 若匹配失败,根据next数组找到一个新的j值,使得P[0...j-1]与S[i-j+1...i-1]相等。
  1. 重复步骤3直至达到文本串或模式串的末尾。
  2. 若找到匹配,返回匹配的起始位置;否则,返回-1。