KMP算法java实现

KMP算法java实现

朴素的模式匹配算法

/*
朴素的模式匹配算法
 */
class NaivePatternMatching{
    /*
    返回子串T在主串S中第pos个字符之后的位置。若不存在，则函数返回值为0。
    T非空，1<=pos<=S.length()
     */
    public int Index(String S, String T, int pos){
        char[] s = stringToChars(S);//将字符串S转化为字符数组s
        char[] t = stringToChars(T);//将字符串T转化为字符数组t

        int i = pos;//i用于主串S中当前位置下标，若pos不为1，则从pos位置开始匹配
        int j = 1;//j用于子串T中当前位置下标值
        while(i <= s[0] && j <= t[0]){//若i小于等于S长度且j小于等于T的长度时循环
            if(s[i] == t[j]){//两字母相等则继续
                ++i;
                ++j;
            }else{
                i = i - j + 2;//i退回到上次匹配收尾的下一位
                j = 1;//j退回到子串t的首位
            }
        }
        if(j > t[0])
            return i - t[0];
        else
            return 0;
    }

    /*
    将字符串转化为字符数组
    */
    private char[] stringToChars(String string){
        char[] str1 = string.toCharArray();//将字符串转化为字符数组
        char[] str = new char[str1.length+1];
        str[0] = (char) string.length();
        for(int i=0;i<str1.length;i++){
            str[i+1] = str1[i];
        }
        return str;
    }

}

KMP模式匹配算法及改进

/**
 * KMP算法Java实现
 *
 * @author Leo
 * @create 2021/4/9 21:55
 */
public class KMP {
    /*
    返回子串T在主串S中第pos个字符之后的位置。若不存在，则函数返回值为0.
     */
    public int Index_KMP(String S, String T, int pos){
        char[] s = stringToChars(S);//将字符串S转化为字符数组s
        char[] t = stringToChars(T);//将字符串T转化为字符数组t

        int i = pos;//i用于主串S当前位置下标值，若pos不为1，则从pos位置开始匹配
        int j = 1;//j用于子串T中当前位置下标值
        int[] next = get_next(T);//对串T作分析，得到next数组
        while(i <= s[0] && j<= t[0]){//若i小于等于S的长度且j小于等于T的长度时，循环继续
            if(j==0 || s[i]==t[j]){//两字母相等则继续，与朴素算法相比，增加了j==0判断
                next[++i] = ++j;
            }else{          //指针后退重新开始匹配
                j = next[j];//j返回合适的位置，i值不变
            }
        }

        if(j > t[0])
            return i - t[0];
        else
            return 0;
    }

    /*
    通过计算返回子串T的next数组
     */
    private int[] get_next(String T){
        char[] str = stringToChars(T);//将字符串转化为字符数组

        int i=1,j=0;//初始化
        int[] next = new int[T.length()+1];
        next[0] = T.length();//存储串T的长度
        next[1] = 0;

        while(i < str[0]){//i遍历T的每一个字符
            if(j==0 || str[i]==str[j]){//str[i]表示后缀的单个字符
                                       //str[j]表示前缀的单个字符
//                i++;
//                j++;
                next[++i] = ++j;
            }else{
                j = next[j];//若字符不同，则j值回溯
            }
        }

        return next;
    }
/*
    KMP模式匹配算法改进
    求模式串T的next函数修正值并存入数组nextval
    */
    private int[] get_nextval(String T){
        char[] str = stringToChars(T);//将字符串转化为字符数组

        int i=1,j=0;//初始化
        int[] nextval = new int[T.length()+1];
        nextval[0] = T.length();//存储串T的长度
        nextval[1] = 0;

        while(i < str[0]){//i遍历T的每一个字符
            if(j==0 || str[i]==str[j]){//str[i]表示后缀的单个字符
                                       //str[j]表示前缀的单个字符
                i++;
                j++;
                if(str[i]!=str[j])//若当前字符与前缀字符不同
                    nextval[i] = j;//则当前的j为nextval在i位置的值
                else
                    nextval[i] = nextval[j];//如果与前缀字符相同，则将前缀
                                            //字符的nextval值赋值给nextval在i位置的值
            }else{
                j = nextval[j];//若字符不同，则j值回溯
            }
        }

        return nextval;
    }

    /*
    将字符串转化为字符数组
     */
    private char[] stringToChars(String string){
        char[] str1 = string.toCharArray();//将字符串转化为字符数组
        char[] str = new char[str1.length+1];
        str[0] = (char) string.length();
        for(int i=0;i<str1.length;i++){
            str[i+1] = str1[i];
        }
        return str;
    }
}