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KMP算法

学习一下KMP算法和在Java中的使用。

什么是KMP算法

因为是由这三位学者发明的:Knuth,Morris和Pratt,所以取了三位学者名字的首字母。所以叫做KMP

前缀表

作用:避免重复匹配

首先要知道前缀表的任务是当前位置匹配失败,找到之前已经匹配上的位置,再重新匹配,此也意味着在某个字符失配时,前缀表会告诉你下一步匹配中,模式串应该跳到哪个位置。

字符串的前缀是指不包含最后一个字符的所有以第一个字符开头的连续子串;
字符串的后缀是指不包含第一个字符的所有以最后一个字符结尾的连续子串。

那么什么是前缀表:**记录下标i之前(包括i)的字符串中,有多大长度的相同前缀后缀。**

获取前缀表:

在实际编码时,通常我会往原串和匹配串头部追加一个空格(哨兵)。

目的是让 j 下标从 0 开始,省去 j-1 开始的麻烦。

private void getNext(int[] next, String s) {
    int j = 0;
    next[0] = 0;
    for (int i = 1; i < s.length(); i++) {
        while (j > 0 && s.charAt(j) != s.charAt(i)) 
            j = next[j - 1];
        if (s.charAt(j) == s.charAt(i)) 
            j++;
        next[i] = j; 
    }
}

图片示意:

6127EBA37435560C20BB8B15D5B790B6.png

题目:

给定一个 haystack 字符串和一个 needle 字符串,在 haystack 字符串中找出 needle 字符串出现的第一个位置 (从0开始)。如果不存在,则返回 -1。

完整代码:

class Solution {
    public int strStr(String haystack, String needle) {
        if (needle.length() == 0) return 0;
        int[] next = new int[needle.length()];
        getNext(next, needle);

        int j = 0;
        for (int i = 0; i < haystack.length(); i++) {
            while (j > 0 && needle.charAt(j) != haystack.charAt(i)) 
                j = next[j - 1];
            if (needle.charAt(j) == haystack.charAt(i)) 
                j++;
            if (j == needle.length()) 
                return i - needle.length() + 1;
        }
        return -1;

    }
    
    private void getNext(int[] next, String s) {
        int j = 0;
        next[0] = 0;
        for (int i = 1; i < s.length(); i++) {
            while (j > 0 && s.charAt(j) != s.charAt(i)) 
                j = next[j - 1];
            if (s.charAt(j) == s.charAt(i)) 
                j++;
            next[i] = j; 
        }
    }
}
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