点燃算法的烈火：揭秘KMP算法的奥妙和JAVA实战

2023-10-25 08:59:06

KMP 算法：字符串匹配中的闪电

序幕：算法世界的启明星

算法的世界宛如浩瀚星海，闪烁着智慧的光芒。在这繁星点点中，KMP 算法如同一颗璀璨的流星，划破编程的苍穹，带来无穷的光彩与力量。它的高效性和准确性，让它成为字符串匹配算法中的佼佼者。

KMP 算法的巧妙设计

KMP 算法的精妙之处，在于它巧妙地利用了模式串中前后缀最长公共子序列（LCP）的性质。通过一个 next 数组，算法记录了每个位置的 LCP 长度。当匹配发生失配时，算法可以快速回溯到 next 数组指示的位置，继续匹配，无需从头开始。这种策略大幅降低了计算量，极大地提升了算法的效率。

KMP 算法的 Java 实现

为了深入理解 KMP 算法，我们将其用 Java 代码实现：

public class KMPAlgorithm {

    private int[] next;

    public KMPAlgorithm(String pattern) {
        next = new int[pattern.length()];
        calculateNext(pattern);
    }

    private void calculateNext(String pattern) {
        int i = 0;
        int j = -1;
        next[0] = -1;
        while (i < pattern.length() - 1) {
            if (j == -1 || pattern.charAt(i) == pattern.charAt(j)) {
                i++;
                j++;
                next[i] = j;
            } else {
                j = next[j];
            }
        }
    }

    public int match(String text) {
        int i = 0;
        int j = 0;
        while (i < text.length() && j < next.length) {
            if (j == -1 || text.charAt(i) == pattern.charAt(j)) {
                i++;
                j++;
            } else {
                j = next[j];
            }
        }
        if (j == next.length) {
            return i - j;
        } else {
            return -1;
        }
    }
}