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KMP算法C语言实现
2023-07-28 06:03:13 深夜i     --     --
KMP算法 C语言实现 字符串匹配 前缀表 模式匹配

KMP算法是一种字符串匹配算法,用于在一个主串中查找一个模式串的出现位置。它的核心思想是利用已经匹配过的部分字符,尽可能减少不必要的比较次数,从而提高匹配效率。在本文中,我们将使用C语言来实现这个算法。

首先,我们需要定义一个辅助数组next,用于储存模式串中每个位置前面的最长公共前后缀长度。这个长度表示,当模式串的某个字符与主串的某个字符不匹配时,应该将模式串右移的位数。具体的计算方法是通过比较模式串中每个位置的前缀和后缀,找到最长公共前后缀,并存储在next数组中。

接下来,我们需要实现一个函数,用于将模式串在主串中进行匹配。在这个函数中,我们需要使用一个指针i记录主串中当前位置的索引,使用一个指针j记录模式串中当前位置的索引。

具体的算法步骤如下:

1. 初始化指针i和j为0,然后循环比较直到字符串结束。

2. 若当前字符匹配成功,则将i和j都向右移动一位。

3. 若当前字符匹配失败,则根据next数组的值,将指针j右移,同时保持指针i不动。

4. 若指针j移动到模式串的末尾,则匹配成功,返回当前位置。

下面是用C语言实现KMP算法的代码:


#include <stdio.h>

#include <string.h>

// 计算模式串前缀和后缀的最大长度

void calcNext(char *pattern, int *next) {

  int i, j;

  int len = strlen(pattern);

  next[0] = -1;

  j = -1;

  for(i = 1; i < len; i++) {

    while(j >= 0 && pattern[i] != pattern[j + 1]) {

      j = next[j];

    }

    if(pattern[i] == pattern[j + 1]) {

      j++;

    }

    next[i] = j;

  }

}

// KMP算法匹配字符串

int KMP(char *text, char *pattern) {

  int i, j;

  int len1 = strlen(text);

  int len2 = strlen(pattern);

  int next[len2];

  calcNext(pattern, next);

  j = -1;

  for(i = 0; i < len1; i++) {

    while(j >= 0 && text[i] != pattern[j + 1]) {

      j = next[j];

    }

    if(text[i] == pattern[j + 1]) {

      j++;

    }

    if(j == len2 - 1)

      return i - j;

    

  }

  return -1;

}

int main() {

  char text[] = "ABABABABCD";

  char pattern[] = "ABCD";

  int pos = KMP(text, pattern);

  if(pos != -1) {

    printf("Pattern found at index %d\n", pos);

  }

  else {

    printf("Pattern not found\n");

  }

  return 0;

}

以上代码实现了KMP算法的匹配过程,并在主函数中进行测试。我们定义了一个文本字符串text和一个模式串字符串pattern,然后调用KMP函数进行匹配。如果匹配成功,将输出模式串在文本字符串中的起始位置;否则,将输出"Pattern not found"。

通过以上代码,我们成功地实现了KMP算法的字符串匹配过程。这个算法具有较高的效率,适用于各种字符串匹配问题,特别是在长文本和长模式串的匹配中,可以提供快速的结果。希望本文对您理解KMP算法的C语言实现有所帮助。

  
  

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