KMP算法

最新推荐文章于 2024-11-16 09:45:51 发布

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本文介绍了一种高效的字符串匹配算法——KMP算法，并提供了详细的实现代码。通过C++演示了如何利用KMP算法来查找一个字符串在另一个字符串中的首次出现位置。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int kmp_index(const string &,const string &,int);
void get_next(const string &,int *,int);
void get_nextval(const string &,int *,int);

int main()
{
char ch;
do{
  string Tag,Ptn;
  int pos;
  cout<<"输入主串：";
  cin>>Tag;
  cout<<"输入子串：";
  cin>>Ptn;
  cout<<"输入主串中开始进行匹配的位置（首字符位置为0）：";
  cin>>pos;

  int result = kmp_index(Tag,Ptn,pos);
  if(result != -1)
   cout<<"主串与子串在主串的第"<<result<<"个字符（首字符的位置为0）处首次匹配"<<endl;
  else
   cout<<"无匹配子串"<<endl;

cout<<"是否继续测试（输入y或Y继续，任意其他键结束）：";
cin>>ch;
}while(ch == 'y' || ch == 'Y');
return 0;
}

/*
返回子串Ptn在主串Tag的第pos个字符后(含第pos个位置)第一次出现的位置，若不存在，则返回-1
采用KMP算法，这里的位置全部以从0开始计算为准，其中T非空，0<=pos<=Tlen
*/
int kmp_index(const string &Tag,const string &Ptn,int pos)
{
int i = pos; //主串当前正待比较的位置，初始为pos
int j = 0; //子串当前正待比较的位置，初始为0
int Tlen = Tag.size(); //主串长度
int Plen = Ptn.size(); //子串长度

//求next数组的值，并逐个输出
int *next = (int *)malloc(Plen*sizeof(int));
get_next(Ptn,next,Plen);
// get_nextval(Ptn,next,Pln);
int t;
cout<<"子串的next数组中的各元素为：";
for(t=0;t<Plen;t++)
cout<<next[t]<<" ";
cout<<endl;

while(i<Tlen && j<Plen)
{
  if(j==-1 || Tag[i] == Ptn[j])
  {   //如果当前字符相同，或者在子串的第一个字符处失配，则继续向下比较
   i++;
   j++;
  }
  else   //如果当前字符不同，则i保持不变，j变为下一个开始比较的位置
  {
   //next数组时KMP算法的关键，i不回退，
   //而是继续与子串中的nex[j]位置的字符进行比较
   j = next[j];
  }
}

if(j >= Plen)
return i - Plen;
else
return -1;
}

/*
求next数组中各元素的值，保存在长为len的next数组中
*/
void get_next(const string &Ptn,int *next,int len)
{
int j = 0;
int k = -1;
next[0] = -1;

while(j<len-1)
{
  if(k == -1 || Ptn[j] == Ptn[k])
  {   //如果满足上面分析的Pk = Pj的情况，则继续比较下一个字符，
   //并得next[j+1]=next[j]+1
   j++;
   k++;
   next[j] = k;
  }
  else
  {   //如果符合上面分析的第2种情况，则依据next[k]继续寻找下一个比较的位置
   k = next[k];
  }
}
}

/*
求next数组的改进数组中各元素的值，保存在长为len的nextval数组中
*/
void get_nextval(const string &Ptn,int *nextval,int len)
{
int j = 0;
int k = -1;
nextval[0] = -1;

while(j<len-1)
{
  if(k == -1 || Ptn[j] == Ptn[k])
  {   //如果满足上面分析的Pk = Pj的情况，则继续比较下一个字符，
   //并得next[j+1]=next[j]+1
   j++;
   k++;
   if(Ptn[j] != Ptn[k])
    nextval[j] = k;
   else //Ptn[j]与Ptn[k]相等时，直接跳到netval[k]
    nextval[j] = nextval[k];
  }
  else
  {   //如果符合上面分析的第2种情况，则依据next[k]继续寻找下一个比较的位置
   k = nextval[k];
  }
}
}