[数据结构笔记]KMP算法及手工求解next数组

KMP算法

详解找来找去感觉还是这两篇解释的很好
KMP算法(1):如何理解KMP
KMP算法(2):其细微之处

笔记

在这里插入图片描述
next[i]=j,即模式串p[1-i]的最长的相同真前后缀的长度

#include "stdafx.h"
#include "string"
#include "iostream"
using namespace std;
void getNext(string p, int next[])
{
	int len = p.size();
	int i = 0;
	int j = -1;
	next[0] = -1;
	while (i < len - 1)
	{
		if (j == -1 || p[i] == p[j])
			next[++i] = ++j;
		else
			j = next[j];
	}
}
int KMP(string s, string p, int next[])
{
	int i, j;
	int pl = p.size();
	int sl = s.size();
	for (i = 0, j = 0; i < sl&& j < pl;)//注意这里不要用j<p.size() 因为p.size()是unsigned int 类型,然后j有可能变成-1然后直接跳出循环
	{
		if (j == -1 || s[i] == p[j])
		{
			i++;
			j++;
		}
		else
			j = next[j];
	}
	if (j == p.size())
		return i - j;
	return -1;
}

int main()
{
	int next[100] = { 0 };
	string s = "abababababcdab";
	string p = "abcdab";
	cout << "主串:" << s << endl;
	cout << "子串:" << p << endl;

	getNext(p, next);
	cout << "next数组为:";
	for (int i = 0; i < p.size(); i++)
		cout << next[i];
	cout << endl;

	cout << "匹配位置:" << KMP(s, p, next) << endl;
	return 0;
}

结果

在这里插入图片描述

手工求解next数组方法

以下两种方法互通,分别为以0为初始或以-1为初始
1.以0为初始

i 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
p a b a b a a a b a b a
next 0 1
  1. 当i=0,1 next[0],next[1]分别初始为0,1
  2. 当i=2,p的前2位为 ab,因next[1]=1,则观察ab的前1位和后1位是否相同,不同,所以next[2]=1(记住后面运算时若连1位相同都没有则记为1,即最小记为1,其实看后面就知道意思是next[i]=0+1=1)
  3. 当i=3,p的前3位为aba,因next[2]=1,则观察aba的前1位和后1位是否相同,相同,则在原基础上+1,即next[3]=1+1=2
  4. 当i=4,p的前4位为abab,因next[3]=2,则观察abab的前2位和后2位是否相同,相同,则在原基础上+1,即next[4]=2+1=3
  5. 当i=5,p的前5位为ababa,因next[4]=3,则观察ababa的前3位和后3位是否相同,相同,则在原基础上+1,即next[5]=3+1=4
  6. 当i=6,p的前6位为ababaa,因next[5]=4,则观察ababaa的前4位和后4位是否相同,不相同,则在原基础上-1,观察前3位和后3位是否相同,不同继续-1,直到观察到前2位和后2位相同,若不同再继续减,后观察到前1位和后1位相同,则next[6]=1+1=2
  7. 当i=7,p的前7位为ababaaa,因next[5]=2,则观察ababaaa的前2位和后2位是否相同,不相同,则在原基础上-1,观察前1位和后1位是否相同,相同,则next[7]=1+1=2

最终为

i 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
p a b a b a a a b a b a
next 0 1 1 2 3 4 2 2 3 4 5

2.以-1为初始

i 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
p a b a b a a a b a b a
next -1 0
  1. 当i=0,1 next[0],next[1]分别初始为-1,0
  2. 当i=2,p的前2位为ab,因next[1]=0,则next[1]+1=1,观察前1位和后1位是否相同,不同,则1-1=0,到0为止,则next[2]=01-1=0中第一个1的意思即前1位和后1位是否相同中的1)
  3. 当i=3,p的前3位为aba,因next[2]=0,则next[2]+1=1,则观察的前1位和后1位是否相同,相同,则next[3]=1
  4. 当i=4,p的前4位为abab,因next[3]=1,则next[3]+1=2,则观察前2位和后2位是否相同,相同,则next[4]=2
  5. 当i=5,p的前5位为ababa,因next[4]=2,则next[4]+1=3,则观察前3位和后3位是否相同,相同,则next[4]=3
  6. 当i=6,p的前6位为ababaa,因next[5]=3,则next[5]+1=4,则观察前4位和后4位是否相同,不相同;则观察前3位和后3位是否相同,不同;则观察前2位和后2位是否相同,不相同;则观察前1位和后1位是否相同,相同,则next[6]=1
  7. 当i=7,p的前6位为ababaaa,因next[6]=1,则next[6]+1=2,则观察前2位和后2位是否相同,不相同;则观察前1位和后1位是否相同,相同,则next[7]=1

最终为

i 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
p a b a b a a a b a b a
next -1 0 0 1 2 3 1 1 2 3 4

俩种方法的关系
观察发现法1的next数组每项+1就是法2的next数组,所以考试时无论用哪一种都是可以的,只要分析或者看清是以什么为初值就行
其实还可以理解为把法1的next数组向右移1位,并把首位赋值位-1

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