字符串匹配KMP算法

最新推荐文章于 2023-01-17 22:11:58 发布

原创最新推荐文章于 2023-01-17 22:11:58 发布 · 138 阅读

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#leetcode

本文详细解析了KMP算法与暴力搜索的区别，重点在于next数组的构建原理和在模式匹配中的应用。通过实例说明如何利用next数组优化查找过程，提升搜索效率。同时，涵盖了next数组的创建步骤和在实际代码中的运用。

KMP算法和暴力搜索的差别在于多了一个next数组。
暴力求解

class Solution:
    def strStr(self, haystack: str, needle: str) -> int:
        for i in range(0,len(haystack)-len(needle)+1):
            flag = True
            for j in range(0,len(needle)):
                if haystack[i+j] != needle[j]:
                    flag = False
                    break
            if j==len(needle)-1 and flag == True:
                return i
        return -1


haystack = "hello"
needle = "ll"
a = Solution().strStr(haystack,needle)
print(a)

KMP算法中最重要的就是next数组，首先我们先说一下next数组的原理。
next数组在创建的时候它只需要看模式串就可以了，就是比如说你要在s串"BBCABCDABABCDABCDABDE"中找一个p串“ABCDABD”。那这个时候我们只需要看p串去创建next数组就可以了。
接下来说明一下next数组的作用是什么，next数组它是指在p中某个元素之前前缀和后缀相同的个数是几个，比如说在ABCDABD中的AB，就是在最后一个D之前有两个元素一样，那在最后一个B之前就有1一个元素是一样的。
接下来说明一下怎么去构建这个数组。
步骤：
1、创建一个跟模式串p一样长的数组。
2、将第一个值赋值为-1，这个赋值为-1的原因是不从第一个数开始比，
3、创建两个指针向量，分别指向主串和模式串，在创建next数组的过程就相当于在模式串里找模式串自己一样，但是不用完整，只是找从头开始的子串。
4、然后去一个一个比，如果两个字符相同就去比下一个，如果两个字符不相同，就把j=next【j】，大家可以好好理解一下这里为什么是这样做，因为要到这一步了说明匹配不上了，然后就在子串里看前缀和当前后缀的关系。

def Cnext(str):
    n = [0 for i in range(len(str))]
    n[0] = -1
    i = 1
    j=-1
    while(i<len(str)-1):
        if j==-1 or str[i] == str[j]:   #为什么j的初始值是-1而不是0，因为原字符串不与本身比较
            j+=1
            i+=1
            n[i] = j
        else:
            j = n[j]
    return n

完整代码：

class Solution:
    def strStr(self, haystack: str, needle: str) -> int:
        if needle == "":
            return 0
        def Cnext(str):
            n = [0 for i in range(len(str))]
            n[0] = -1
            i = 1
            j=-1
            while(i<len(str)-1):
                if j==-1 or str[i] == str[j]:   #为什么j的初始值是-1而不是0，因为原字符串不与本身比较
                    j+=1
                    i+=1
                    n[i] = j
                else:
                    j = n[j]
            return n
        n = Cnext(needle)
        print(n)
        i = 1
        j = -1
        while (i < len(haystack) and j < len(needle)):
            if j == -1 or haystack[i] == needle[j]:  # 为什么j的初始值是-1而不是0，因为原字符串不与本身比较
                j += 1
                i += 1
            else:
                j = n[j]
            if j==len(needle):
                return i-len(needle)




        '''
        for i in range(0,len(haystack)-len(needle)):
            flag = True
            for j in range(0,len(needle)):
                if haystack[i+j] != needle[j]:
                    flag = False
                    break
            if j==len(needle)-1 and flag == True:
                return i
        '''


        return -1