KMP算法实现字符串匹配

以你之姓@ 2021-07-24 23:06 461阅读 0赞

# 一 需求 #

1 有一个字符串 str1= "BBC ABCDAB ABCDABCDABDE"，和一个子串 str2="ABCDABD"。

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。

3 要求使用 KMP 算法完成判断，不能使用简单的暴力匹配算法。

# 二 代码 #

import java.util.Arrays;
    
    /**
    * @className: KMPAlgorithm
    * @description: KMP算法
    * @date: 2021/3/30
    * @author: cakin
    */
    public class KMPAlgorithm {
        /**
         * 功能描述：KMP算法测试
         *
         * @param args 命令行
         * @author 贝医
         * @date 2021/3/30
         */
        public static void main(String[] args) {
            String str1 = "BBC ABCDAB ABCDABCDABDE";
            String str2 = "ABCDABD";
            // String str2 = "BBC";
            // 获取字符串的部分匹配表
            int[] next = kmpNext("ABCDABD"); // [0, 0, 0, 0, 1, 2, 0]
            System.out.println("next=" + Arrays.toString(next));
            // kmp算法搜索
            int index = kmpSearch(str1, str2, next);
            System.out.println("index=" + index); // 15
        }
    
        /**
         * 功能描述：kmp搜索算法
         *
         * @param str1 源字符串
         * @param str2 子串
         * @param next 部分匹配表, 是子串对应的部分匹配表
         * @return 如果是-1就是没有匹配到，否则返回第一个匹配的位置
         */
        public static int kmpSearch(String str1, String str2, int[] next) {
            // i:源字符串指针
            // j:子串指针
            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
                while (j > 0 && str1.charAt(i) != str2.charAt(j)) {
                    j = next[j - 1];
                }
                // 源字符串和子串相等，子串指针后移
                if (str1.charAt(i) == str2.charAt(j)) {
                    j++;
                }
                // 子串所有字符都匹配，就找到了，对应源字符串的位置就是将此时的i前移（j-1）个位置。
                if (j == str2.length()) {
                    return i - j + 1;
                }
            }
            return -1;
        }
    
        /**
         * 功能描述：获取到一个字符串(子串) 的部分匹配值表
         *
         * @param dest 字符串
         * @return int[] 字符串的部分匹配表
         * @author cakin
         * @date 2021/3/30
         */
        public static int[] kmpNext(String dest) {
            // next 数组保存部分匹配值
            int[] next = new int[dest.length()];
            next[0] = 0; // 如果字符串是长度为1，部分匹配值就是0
            for (int i = 1, j = 0; i < dest.length(); i++) {
                // 当dest.charAt(i) != dest.charAt(j) ，需要从next[j-1]获取新的j
                // 直到发现有  dest.charAt(i) == dest.charAt(j)成立才退出
                // 这是kmp算法的核心点
                while (j > 0 && dest.charAt(i) != dest.charAt(j)) {
                    j = next[j - 1];
                }
    
    
                // 当dest.charAt(i) == dest.charAt(j) 满足时，部分匹配值就是+1
                if (dest.charAt(i) == dest.charAt(j)) {
                    j++;
                }
                next[i] = j;
            }
            return next;
        }
    }

# 三 测试 #

next=[0, 0, 0, 0, 1, 2, 0]
    index=15