kpm算法

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介绍
KMP算法的核心思想
KMP算法的步骤
例题
- 问题分析
- 图解
- 代码
- 输出结果

介绍

KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法是一种用于在一个文本串（text）中查找一个模式串（pattern）的高效字符串匹配算法。相比暴力破解法，KMP算法利用了模式串内部的信息，在匹配过程中避免重复比较已经比较过的字符，从而提高了匹配效率。

KMP算法的核心思想

构建最长前缀后缀匹配表（lps数组）：在KMP算法中，首先需要构建模式串的最长前缀后缀匹配表（也称为部分匹配表），通过这个表可以指导模式串在匹配过程中的移动。
匹配过程：在匹配过程中，通过利用最长前缀后缀匹配表，可以避免在文本串中不必要的回溯，从而提高匹配效率。

KMP算法的步骤

构建最长前缀后缀匹配表（lps数组）：根据模式串的字符构建一个最长前缀后缀匹配表，表中每个位置记录着当前位置之前的最长相等前缀后缀的长度。
在匹配过程中，根据文本串和模式串的字符进行比较，利用最长前缀后缀匹配表指导模式串的移动。
当模式串完全匹配时，返回匹配的起始位置；否则，根据匹配失败时的情况对模式串进行移动，继续匹配。

KMP算法的时间复杂度为O(m+n)，其中m为文本串的长度，n为模式串的长度。由于KMP算法充分利用了模式串内部的信息，在实际应用中具有较高的效率。

例题

问题分析

1. 有一个字符串strl=“BBC ABCDAB ABCDABCDABDE”，和一个子串str2=“ABCDABD”
1. 现在要判断 strl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
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

图解

在这里插入图片描述

代码

import java.util.Arrays;

public class kpm2 {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "硅谷 尚硅谷你尚硅谷 尚硅谷你上硅谷你好啊";
        String s2 = "尚硅谷你尚硅";

        System.out.println(Arrays.toString(kpmNext(s2)));
        System.out.println(kpm(s1,s2,kpmNext(s2)));
    }

    private static int kpm(String s1 ,String s2 ,int[] arr){

        for (int i = 0 , j = 0; i < s1.length(); i++) {
            //移动s2,字符串的位置从而达到降循环次数
            if (j > 0 && s1.charAt(i) != s2.charAt(j)){
                j = arr[j - 1];
            }
            //要是相同就j++; 让判断的s2字符串向后移动
            if (s1.charAt(i) == s2.charAt(j)){
                j++;
            }
            if (j == s2.length()){//找到
                return i - j + 1;
            }
        }
        //没有找到
        return  -1;
    }
    
    //获得到一个字符串（字串）的部分匹配值表
    private static int[] kpmNext(String s2){
        int[] next = new int[s2.length()];
        next[0] = 0;

        for (int i = 1 , j = 0; i < s2.length() ; i++) {
            //kpm 核心代码 ，得出特殊情况下的j的值
            if (j > 0 && s2.charAt(i) != s2.charAt(j)){
                j = next[j - 1];
            }
            //只要相同就+1
            if (s2.charAt(i) == s2.charAt(j)){
                j ++;
            }
            //把j的数字放到next中
            next[i] = j;
            
        }
        return next;
        
    }
}