秒懂KMP算法，还不快来深入浅出学习如何用实例和代码手把手实现

后端

2023-02-28 11:21:10

高效字符串匹配利器：深入解析KMP算法

在字符串处理领域，KMP算法以其超凡的匹配效率傲视群雄。它能够闪电般地找出模式串在目标串中的所有匹配位置，广泛应用于文本搜索、字符串比较等场景。今天，让我们踏上探索KMP算法奥秘的旅程，揭开它高效匹配的秘密。

揭秘KMP算法：最长公共前后缀的妙用

KMP算法的核心思想是利用“最长公共前后缀”（LPS）的概念，避免无谓的重复比较。LPS是指模式串中某个字符之前最长相同的前后缀。KMP算法巧妙地利用LPS数组指导匹配过程，从而大幅提升匹配效率。

图解实例：亲眼见证KMP算法的魅力

假设我们要在目标串“ABCDABDABABC”中匹配模式串“ABABC”。

初始化： 计算模式串“ABABC”的LPS数组：

[0, 0, 1, 2, 0]

匹配过程：

将模式串的第一个字符“A”与目标串的第一个字符“A”比较，相等，指针右移。
模式串的第二个字符“B”与目标串的第二个字符“B”不等，匹配失败。
根据LPS数组，最长公共前后缀长度为0，直接将模式串指针移动到第三个字符“A”处。
重复以上步骤，最终找到两个匹配位置：“ABCDABDABABC”中的“ABABC”和“ABCDABDABABC”中的“ABABC”。

代码实现：step by step剖析KMP算法

// 计算LPS数组
private int[] computeLPSArray(String pattern) {
    int[] lps = new int[pattern.length()];
    int len = 0;
    int i = 1;

    while (i < pattern.length()) {
        if (pattern.charAt(i) == pattern.charAt(len)) {
            lps[i] = len + 1;
            len++;
            i++;
        } else {
            if (len != 0) {
                len = lps[len - 1];
            } else {
                lps[i] = 0;
                i++;
            }
        }
    }
    return lps;
}

// KMP算法主函数
public boolean KMPsearch(String text, String pattern) {
    int[] lps = computeLPSArray(pattern);
    int i = 0;
    int j = 0;

    while (i < text.length()) {
        if (text.charAt(i) == pattern.charAt(j)) {
            i++;
            j++;
        }

        if (j == pattern.length()) {
            return true;
        } else if (i < text.length() && pattern.charAt(j) != text.charAt(i)) {
            if (j != 0) {
                j = lps[j - 1];
            } else {
                i++;
            }
        }
    }
    return false;
}