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KMP算法是字符串匹配领域的经典算法,由Knuth、Morris和Pratt三位学者联合提出。它通过预处理文本信息,显著提升了字符串匹配的效率。以下将从基础到应用,详细讲解KMP算法的工作原理及其实现。
传统的字符串匹配算法(如暴力搜索)时间复杂度为O(n*m),在处理大规模文本时效率极低。KMP算法通过预处理文本,建立一个叫做“前缀函数”(Prefix Function)的数组,来优化匹配过程。
优点:
前缀函数是一个数组next[i],其中next[i]表示字符串前i个字符的最长前缀,同时也是后缀最长的相同部分。具体规则如下:
举例说明:
字符串“ababc”,其前缀函数为:注意事项:
前缀函数的建立是KMP算法的核心步骤,实现方式如下:
示例:
字符串“abcabcab”KMP算法的核心是利用前缀函数实现高效匹配。以下是KMP算法的主要步骤:
预处理阶段:
匹配阶段:
代码示例(字符数组版):
void kmp() { find_next(); int k = 0; for (int i = 1; i <= len; i++) { while (k > 0 && mbs[k+1] != ys[i]) { k = next[k]; } if (mbs[k+1] == ys[i]) { k++; } if (k == len) { ans++; k = next[k]; } } } KMP算法通过预处理文本,建立前缀函数,实现了高效的字符串匹配。其核心思想是“失败后跳退”,避免重复比较,显著提升了匹配效率。掌握KMP算法的读者可以轻松应对更复杂的字符串处理问题。
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