java版的KMP算法(next数组)

本文深入探讨了KMP算法的原理与应用,通过具体的代码示例,详细讲解了如何构造next数组,以及如何利用next数组进行高效字符串匹配。通过本文,读者可以全面理解KMP算法的工作流程,掌握其在实际编程中的运用。

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package com.baidu;
import java.util.Arrays;
public class KMP {
 public static void main(String [] args){
  int [] next=new int[7];
  char [] big="ababxbababcdabdabcadfdsss".toCharArray();
  char [] shortt="abcdabd".toCharArray();  
                //0123456
      // 0111123     
  kmp(big,shortt,next);
  System.out.println("next数组的内容为:"+Arrays.toString(next)); 
 }
 public static void makeNext(char shortt[],int next[]){
  next[0]=0;//模板字符串的第一个字符的最大前后缀长度为0
  next[1]=1;
  for(int i=2,k=0;i<shortt.length;++i){//for循环,从第二个字符开始,依次计算每一个字符对应的next值
   while(k>0&&shortt[i-1]!=shortt[k]){//递归的求出p[0]...p[q]的最大前后缀长度
    k=next[k-1];
   }
    if(shortt[i-1]==shortt[k]){//如果相等,那么最前后缀长度加1
     k=next[i-1]+1;
    }else{
     k=1;
    }
   
   next[i]=k;
  }
 }
 public static boolean kmp(char big[],char shortt[],int next[]){
  makeNext(shortt, next);
  for(int i=0,j=0;i<big.length;i++){
   if(j>0&&shortt[j]!=big[i]){
    j=next[j-1];
   }
   if(shortt[j]==big[i]){
    j++;
   }
   if(j==shortt.length){
    System.out.println("匹配成功");
    return true;
   }
  }
  System.out.println("匹配失败");
  return false;
 }
}
### KMP算法next数组的代码实现 KMP算法(Knuth-Morris-Pratt)是一种高效的字符串匹配算法,其核心在于通过构造`next`数组来避免不必要的回溯操作。以下是关于`next`数组的详细代码实现。 #### 1. `next`数组的定义 `next`数组记录了模式串中每个位置的最长公共前后缀长度。在匹配过程中,当出现字符不匹配时,可以通过`next`数组快速跳转到可能匹配的位置[^1]。 #### 2. `next`数组的代码实现 以下是一个完整的`next`数组计算代码: ```c void GetNext(int *next, const char *sub) { next[0] = -1; // 初始化第一个位置为-1 int i = 1, k = 0; // i表示当前处理的字符索引,k表示前一个字符的最大公共前后缀长度 while (sub[i] != '\0') { // 遍历整个模式串 if (k == -1 || sub[i - 1] == sub[k]) { // 如果前一个字符匹配或k=-1 i++; k++; next[i] = k; // 更新next数组值 } else { k = next[k]; // 不匹配时,回溯到前一个匹配位置 } } } ``` #### 3. 示例分析 假设模式串为`"ababaa"`,则`next`数组的计算过程如下: - 初始状态:`next[0] = -1` - 遍历模式串,逐步更新`next`数组值。 最终得到的`next`数组为:`[-1, 0, 0, 1, 2, 3]`[^1]。 #### 4. 改进`nextval`数组 为了进一步优化匹配效率,可以使用`nextval`数组替代`next`数组。`nextval`数组在某些情况下可以直接跳过重复字符,从而减少不必要的比较[^3]。 ```c void get_nextval(const char *T, int *nextval) { int i = 1, j = 0; nextval[0] = -1; while (T[i] != '\0') { if (j == -1 || T[i] == T[j]) { i++; j++; if (T[i] != T[j]) { nextval[i] = j; } else { nextval[i] = nextval[j]; } } else { j = nextval[j]; } } } ``` #### 5. 总结 `next`数组KMP算法的核心部分,用于指导模式串在匹配失败时的跳转规则。通过上述代码实现,可以高效地完成字符串匹配任务。此外,`nextval`数组作为`next`数组的改进本,在某些场景下能够进一步提升性能[^3]。
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