算法与数据结构学习(53)-程序员常用10种算法(KMP算法)

应用场景-字符串匹配问题

字符串匹配问题::

  1. 有一个字符串 str1= ““硅硅谷 尚硅谷你尚硅 尚硅谷你尚硅谷你尚硅你好””,和一个子串 str2=“尚硅谷你尚硅你”
  2. 现在要判断 str1 是否含有 str2, 如果存在,就返回第一次出现的位置, 如果没有,则返回-1

暴力匹配算法

如果用暴力匹配的思路,并假设现在str1匹配到 i 位置,子串str2匹配到 j 位置,则有:

  1. 如果当前字符匹配成功(即str1[i] == str2[j]),则i++,j++,继续匹配下一个字符
  2. 如果失配(即str1[i]! = str2[j]),令i = i - (j - 1),j = 0。相当于每次匹配失败时,i 回溯,j 被置为0。
  3. 用暴力方法解决的话就会有大量的回溯,每次只移动一位,若是不匹配,移动到下一位接着判断,浪费了大量的时间。(不可行!)
  4. 暴力匹配算法实现.

代码实现

/**
 * title:暴力匹配算法实现
 * date:2020.4010
 */
package kmp;

public class VolenceMetch {

	public static void main(String[] args) {

		//测试暴力匹配
		String str1 = "你你好 你好吗吗马志成 你好马志成 哈哈哈";
		String str2 =" 你好马志成";
		int index = vilenceMatch(str1,str2);
		System.out.println(index);
		

	}
	
	//暴力匹配算法实现
	public static int vilenceMatch(String str1,String str2){
		char[] s1=str1.toCharArray();
		char[] s2=str2.toCharArray();
		int  s1Len = s1.length;
		int  s2Len = s2.length;
		
		int i = 0;//索引指s1
		int j = 0;//索引指向s2
		while(i<s1Len && j<s2Len) {//保证匹配时不会越界
			if(s1[i] ==s2[j]) {//匹配成功
				i++;
				j++;
			}else {//没有匹配成功
				//如果失配(即str1[i]! = str2[j]),令i = i - (j - 1),j = 0
				i = i-(j-1);
				j = 0;
				
			}
		}
		
		//判断是否匹配成功
		if(j == s2Len) {
			return i -j;
		}else {
			return -1;
		}
		
	}

}

在这里插入图片描述

KMP算法

KMP算法介绍

  1. KMP是一个解决模式串在文本串是否出现过,如果出现过,最早出现的位置的经典算法
  2. Knuth-Morris-Pratt 字符串查找算法,简称为 “KMP算法”,常用于在一个文本串S内查找一个模式串P 的出现位置,这个算法由Donald Knuth、Vaughan Pratt、James H. Morris三人于1977年联合发表,故取这3人的姓氏命名此算法.
  3. KMP方法算法就利用之前判断过信息,通过一个next数组,保存模式串中前后最长公共子序列的长度,每次回溯时,通过next数组找到,前面匹配过的位置,省去了大量的计算时间
  4. 参考资料

KMP算法最佳应用-字符串匹配问题

字符串匹配问题:
有一个字符串 str1= “BBC ABCDAB ABCDABCDABDE”,和一个子串 str2=“ABCDABD”
现在要判断 str1 是否含有 str2, 如果存在,就返回第一次出现的位置, 如果没有,则返回-1
要求:使用KMP算法完成判断,不能使用简单的暴力匹配算法.

KMP算法中很重要的一步是计算《部分匹配表》
在这里插入图片描述
部分分配表的计算最重要的是找字符串的前后缀
在这里插入图片描述

代码实现

package kmp;

import java.util.Arrays;

public class KMPAlgorithm {

	public static void main(String[] args) {
		
		String str1 = "BBC ABCDAB ABCDABCDABDE";
		String str2 = "ABCDABD";
		//String str2 = "BBC";
		
		int[] next=kmpNext("ABCDABD");
		System.out.println("next = "+Arrays.toString(next));
		
		int index = kmpSearch(str1,str2,next);
		System.out.println("index = "+index);
	}
	
	//写出kmp搜索算法
	/**
	 * 
	 * @param str1	搜寻的原字符串
	 * @param str2	需要找到的子串
	 * @param next	子串对应的部分匹配表
	 * @return	返回第一个匹配位置,没有匹配到返回-1
	 */
	public static int kmpSearch(String str1,String str2,int[] next) {
		
		//遍历
		for(int i = 0,j =0;i<str1.length();i++) {
			
			//需要处理str1.charAt(i) == str2.charAt(j),去调整j的大小
			//KMP的核心
			while(j >0 && str1.charAt(i) != str2.charAt(j)) {
				j = next[j-1];
			}
			
			if(str1.charAt(i) == str2.charAt(j)) {
				j++;
			}
			if(j == str2.length()) {//找到了
				return i - j+1;
			}
		}
		return -1;
	}
	
	//获取子串的部分匹配值
	public static int[] kmpNext(String dest) {
		//创建一个next数组保存部分匹配值
		int[] next = new int[dest.length()];
		next[0] = 0;//如果字符串长度为1,匹配值就位1
		for(int i =1,j =0;i<dest.length();i++) {
			//当当dest.cahrAt(i) !== dest.charAt(j)),我们需要从next[j-1]获取新的j
			//直到dest.cahrAt(i) == dest.charAt(j))成立时才退出
			//这是kmp算法的核心
			while(j>0 && dest.charAt(i)  != dest.charAt(j)) {
				j = next[j -1];
			}
			
			//当dest.cahrAt(i) == dest.charAt(j))满足是,部分匹配值加一
			if(dest.charAt(i)  == dest.charAt(j)) {
				j++;
			}
			next[i] =j;
		}
		return next;
	}
	
	

}

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

原创文章 153 获赞 71 访问量 4万+

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/mzc_love/article/details/105430023