KMP算法解决字符串匹配问题（Java）

3.3 KMP算法

引出：

一个问题：匹配字符串

如果不使用KMP算法 , 直接使用暴力匹配来解决(效率低下)

public class ViolenceMatch {
    public static void main(String[] args) {
        //测试暴力匹配算法
        String str1 = "安全出口 出口安全 安全安全出口安安安安全全出口出口 ";
        String str2 = "安全出安";
        int index = violenceMatch(str1, str2);
        System.out.println("index=" + index);
    }
 
    //暴力匹配算法实现
    public static int violenceMatch(String str1, String str2) {
        //将字符串转换成char数组
        char[] s1 = str1.toCharArray();
        char[] s2 = str2.toCharArray();
 
        int s1Len = s1.length;
        int s2Len = s2.length;
 
        int i = 0;//i索引指向s1
        int j = 0;//j索引指向s2
        while (i < s1Len && j < s2Len) {//保证匹配时不越界
            if (s1[i] == s2[j]) {//匹配成功
                i++;
                j++;
            } else {//没有匹配成功
                //如果失配（即str[i]!=str2[j]），令i=i-(j-1),j=0
                i = i - (j - 1);
                j = 0;
            }
        }
        //判断是否匹配成功
        if (j == s2Len) {
            return i - j;
        } else {
            return -1;
        }
    }
}

KMP算法实现字符串匹配问题：

思路分析：

实现代码：

import java.util.Arrays;

public class KMP {
    /**
     *
     * @param str1 匹配字符串
     * @param str2 搜索字符串
     * @return 返回是否匹配成功
     */
    public static boolean KMPMatch(String str1,String str2){
        // 根据str2生成字符匹配表
        int[] next = KMPNext(str2);
        int len = 0;
        int str1Begin = 0;
        for (int i=0,j=0;i<str1.length();){
            if (len == str2.length())
                return true;
            if (len==0){ // 当一个字符都没有匹配上时
                if (str1.charAt(i) == str2.charAt(j)){
                    str1Begin = i;
                    i++;
                    j++;
                    len++;
                    continue;
                }
                i++; // 没匹配上 str1移位
            }else { // 当有字符匹配上时
                if (str1.charAt(i) == str2.charAt(j)){
                    i++;
                    j++;
                    len++;
                    continue;
                }
                // 当没匹配上时 需要移位
                str1Begin += j-next[j-1]; // 计算移位后的str1初始开始的位置
                j = 0;  // 将j重新指向str2头
                len = 0;   // 最大匹配个数置0
                i = str1Begin; // 将i指向str1Begin指向的位置
            }
        }
        return false;
    }
    // 根据字符串生成KMP字符部分匹配表
    public static int[] KMPNext(String str){
        int[] next = new int[str.length()];
        next[0] = 0; // 默认赋值为0(只有一个元素的集合的部分匹配值为0)
        // 因为i=0的情况在上一行代码已经处理过了,所以以下i从1开始
        for (int i=1,j=0;i<str.length();i++){
            // j>0时寻找str[i]和str[j]相等的情况
            // 这一步是KMP算法的精髓 前一次的连续匹配断了,需要将j回退一次,从next[j-1]种获取新的j
            while (j>0 && str.charAt(i) != str.charAt(j)){
                j = next[j-1];
            }
            if (str.charAt(i) == str.charAt(j)) // 当相等一次 匹配值+1
                j++;
            next[i] = j;
        }
        System.out.println(Arrays.toString(next));
        return next;
    }
    public static void main(String[] args) {
        String str1 = "BBC ABCDAB ABCDABCDABDE";
        String str2 = "ABCDABD";
        System.out.println(KMPMatch(str1,str2));
    }
}

输出结果：

[0, 0, 0, 0, 1, 2, 0]
true