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C++ KMP算法代码实例分析

2023-10-21 12:36:29 深夜i -- --

C++ KMP算法代码实例分析

标题：C++ KMP算法代码实例分析

摘要：

KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法是一种字符串匹配算法，用于在一个主串中查找某个模式串出现的位置。本文将通过一个C++代码实例来详细分析KMP算法的实现原理和核心代码。

引言：

字符串匹配是计算机程序中常见的问题，KMP算法作为一种高效的字符串匹配算法，受到广泛的关注和应用。下面我们将通过一个具体的C++代码实例，解析KMP算法的实现细节和原理。

正文：

KMP算法的核心思想是利用模式串中的信息，避免不必要的回溯。在匹配过程中，当出现不匹配时，根据模式串的前缀和后缀的匹配信息，可以直接确定下一次比较的位置，从而减少比较的次数。

首先，我们需要定义一个辅助函数，用于生成模式串的匹配信息数组。下面是该函数的代码实现：


void getNext(const string& pattern, int* next) {
  int len = pattern.length();
  next[0] = -1;
  int k = -1;
  int j = 0;
  while (j < len - 1) {
    if (k == -1 || pattern[j] == pattern[k]) {
      ++j;
      ++k;
      next[j] = k;
    } else {
      k = next[k];
    }
  }
}

在主函数中，我们首先调用该函数生成匹配信息数组，然后进行匹配过程。下面是主函数的代码实现：


int kmp(const string& str, const string& pattern) {
  int slen = str.length();
  int plen = pattern.length();
  int* next = new int[plen];
  getNext(pattern, next);
  int i = 0;
  int j = 0;
  while (i < slen && j < plen) {
    if (j == -1 || str[i] == pattern[j]) {
      ++i;
      ++j;
    } else {
      j = next[j];
    }
  }
  delete[] next;
  if (j == plen)
    return i - j;
   else
    return -1;
  
}

以上就是KMP算法的完整代码实现。通过调用kmp函数，我们可以在主串中查找模式串出现的位置，返回值为匹配成功的起始位置，如果没有匹配成功，则返回-1。

结论：

本文通过一个C++代码实例，详细分析了KMP算法的实现原理和核心代码。KMP算法通过利用模式串的匹配信息，减少了比较次数，提高了字符串匹配的效率。在实际应用中，KMP算法被广泛用于各种字符串匹配场景，如字符串搜索和文本编辑器中的查找功能等。

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