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Java实现KMP算法
2023-09-22 02:17:46 深夜i     --     --
Java KMP算法 字符串匹配 子串查找 字符比较

KMP算法,即Knuth-Morris-Pratt算法,是一种高效的字符串匹配算法,用于在一个文本中查找一个模式串是否出现。相比于朴素的字符串匹配算法,KMP算法时间复杂度更低,可以大大提高字符串匹配的效率。在Java中,我们可以很方便地实现KMP算法。

KMP算法的核心思想是利用部分匹配表(Partial Match Table)来减小匹配过程中的回溯次数。部分匹配表是一个关于模式串的数组,记录了模式串中每个前缀的最长的相等前缀后缀的长度。在匹配过程中,当出现不匹配的字符时,我们可以根据部分匹配表的信息将模式串向右移动若干位,而无需回溯到文本开始的位置,从而提高匹配效率。

在Java中实现KMP算法的关键是构建部分匹配表,然后利用该表进行匹配。首先,我们需要定义一个用于构建部分匹配表的方法,它接受一个模式串作为参数,并返回一个部分匹配表。构建部分匹配表的方法如下:


private static int[] buildPartialMatchTable(String pattern) {

  int[] table = new int[pattern.length()];

  int j = 0;

  for (int i = 1; i < pattern.length(); i++) {

    if (pattern.charAt(i) == pattern.charAt(j)) {

      j++;

      table[i] = j;

    } else {

      if (j != 0) {

        j = table[j - 1];

        i--;

      }

    }

  }

  return table;

}

然后,我们可以定义一个用于进行字符串匹配的方法,它接受一个文本和一个模式串作为参数,并返回模式串在文本中的起始位置。匹配方法如下:


public static int kmpSearch(String text, String pattern) {

  int[] table = buildPartialMatchTable(pattern);

  int i = 0;

  int j = 0;

  while (i < text.length()) {

    if (text.charAt(i) == pattern.charAt(j)) {

      i++;

      j++;

      if (j == pattern.length())

        return i - j;

      

    } else {

      if (j != 0) {

        j = table[j - 1];

      } else {

        i++;

      }

    }

  }

  return -1;

}

通过调用kmpSearch方法,我们可以很方便地实现KMP算法来进行字符串匹配。例如,我们可以使用以下代码进行测试:


public static void main(String[] args) {

  String text = "ABCABCDABABCDABCDABDE";

  String pattern = "ABCDABD";

  int index = kmpSearch(text, pattern);

  if (index != -1) {

    System.out.println("Pattern found at index " + index);

  } else {

    System.out.println("Pattern not found");

  }

}

上述代码输出的结果是"Pattern found at index 8",表明模式串 "ABCDABD" 在文本 "ABCABCDABABCDABCDABDE" 中的起始位置是8。

总结来说,Java中实现KMP算法的步骤是首先构建部分匹配表,然后利用该表进行字符串匹配。KMP算法是一种高效的字符串匹配算法,在处理大规模文本匹配时能够提供较好的效率。通过在Java中实现KMP算法,我们可以方便地完成字符串匹配的任务。

  
  

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