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使用KMP算法和改进KMP算法在c语言中的实现
2023-10-13 19:46:24 深夜i     --     --
KMP算法 改进KMP算法 C语言实现

KMP算法和改进的KMP算法(也称为"优化的KMP算法")是一种用于字符串匹配的有效算法。这两种算法在C语言中有着广泛的应用。本文将介绍使用C语言实现KMP算法和改进KMP算法的方法和技巧。

KMP算法是由Donald Knuth、Vaughan Pratt和James Morris在1977年提出的。它通过利用已匹配的部分来避免不必要的回溯操作,从而提高了字符串匹配的效率。KMP算法的基本思想是构建一个部分匹配表(也称为"失配函数"),该表记录了在任意位置不匹配时应该回退的位置。通过利用部分匹配表,KMP算法可以跳过不必要的比较,从而减少了比较的次数。

在C语言中实现KMP算法的关键是构建部分匹配表。部分匹配表可以通过遍历模式串(也称为"模式")来构建。在遍历模式串的过程中,每次迭代都可以计算出新的部分匹配值。这样,我们就可以建立一个与模式串等长的部分匹配表。在实际的字符串匹配过程中,可以利用这个部分匹配表来快速定位模式串和文本串(也称为"文本")的匹配位置。

接下来,我们将介绍如何在C语言中实现KMP算法。


#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

// 构建部分匹配表

void buildPartialMatchTable(char pattern[], int table[], int len) {

  int i = 0, j = -1;

  table[0] = -1;

  while (i < len) {

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

      j = table[j];

    }

    i++;

    j++;

    table[i] = j;

  }

}

// 使用KMP算法进行字符串匹配

int KMP(char text[], char pattern[]) {

  int textLen = strlen(text);

  int patternLen = strlen(pattern);

  int* table = (int*)malloc(patternLen * sizeof(int));

  buildPartialMatchTable(pattern, table, patternLen);

  int i = 0, j = 0;

  while (i < textLen) {

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

      j = table[j];

    }

    i++;

    j++;

    if (j == patternLen) {

      free(table);

      return i - j;

    }

  }

  free(table);

  return -1;

}

int main() {

  char text[] = "ABCABCDABABCDABCDABDE";

  char pattern[] = "ABCDABD";

  int index = KMP(text, pattern);

  if (index != -1) {

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

  } else {

    printf("Pattern not found\n");

  }

  return 0;

}

以上是一个使用C语言实现KMP算法的例子。代码中的`buildPartialMatchTable`函数负责构建部分匹配表,而`KMP`函数则负责使用部分匹配表进行字符串匹配。在`main`函数中,我们可以通过调用`KMP`函数来查找指定模式在文本中的位置。

除了KMP算法之外,还有一种改进的KMP算法。该算法利用了部分匹配表的特性,可以在构建部分匹配表的同时进行匹配。这样一来,我们可以避免多次重复遍历模式串,从而进一步提高匹配的效率。

在实际开发中,根据具体的应用场景,可以选择合适的算法。无论是KMP算法还是改进的KMP算法,都是解决字符串匹配问题的有效工具。通过对算法的理解和实践,我们可以更好地应用它们来提高字符串处理的效率。

  
  

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