C++编程练习(7)----“KMP模式匹配算法“字符串匹配

子串在主串中的定位操作通常称做串的模式匹配。

KMP模式匹配算法实现：

/* Index_KMP.h头文件 */
#include<string>
#include<sstream>

void get_next(std::string T,int *next)
{
	unsigned int i,j;
	i=1;
	j=0;
	next[1]=0;
	while(i<(T.size()-1))	/* 此处T的首个字符T[0]表示串T的长度，不参与计算 */
	{
		if(j==0||T[i]==T[j])	/* T[i]表示后缀的单个字符，T[j]表示前缀的单个字符 */
		{
			++i;
			++j;
			next[i]=j;
		}
		else
			j=next[j];		/* 若字符不相同，则j值回溯 */
	}
}

int Index_KMP(std::string S, std::string T, unsigned int pos)
{
	std::string s,t;				/*在字符串S,T的最前插入一个字符来保存串的长度值，*/
	std::ostringstream s1,s2;		/*用来保证字符串的有用元素是从下标1开始*/
	s1<<S.size()<<S;				/*将新的数组保存为s，t*/
	s2<<T.size()<<T;
	s=s1.str();
	t=s2.str();
	unsigned int i=pos;	/* i用于主串s当前位置下标值，若pos不为1，则从pos位置开始匹配 */
	unsigned int j=1;	/* j用于字串t中当前位置下标值 */
	int next[255];	/* 定义一next数组 */
	get_next(t,next);	/* 对串t作分析，得到next数组 */
	while (i<=(s.size()-1) && j<=(t.size()-1))	/* 若i小于S的长度且j小于T的长度时，循环继续 */
	{
		if ( j==0 || s[i]==t[j])	/* 两字母相等则继续，相对于朴素算法增加了j=0判断 */
		{
			++i;
			++j;
		}
		else		/* 指针后退重新开始匹配 */
		{
			j=next[j];		/* j退回合适的位置，i值不变 */
		}
	}
	if ( j>(t.size()-1) )
		return i-(t.size()-1);
	else
		return 0;
}

KMP模式匹配算法的改进：

/* Index_KMP.h头文件 */
#include<string>
#include<sstream>

void get_nextval(std::string T,int *nextval)
{
	unsigned int i,j;
	i=1;
	j=0;
	nextval[1]=0;
	while(i<(T.size()-1))	/* 此处T的首个字符T[0]表示串T的长度，不参与计算 */
	{
		if(j==0||T[i]==T[j])	/* T[i]表示后缀的单个字符，T[j]表示前缀的单个字符 */
		{
			++i;
			++j;
			if (T[i]!=T[j])			/*若当前字符与前缀字符不同*/
				nextval[i]=j;		/*则当前的j为nextval在i位置的值*/
			else
				nextval[i]=nextval[j];	/*如果与前缀字符相同，则将前缀字符的nextval值赋值给nextval在i位置的值*/
			
		}
		else
			j=nextval[j];		/* 若字符不相同，则j值回溯 */
	}
}

int Index_KMP(std::string S, std::string T, unsigned int pos)
{
	std::string s,t;				/*在字符串S,T的最前插入一个字符来保存串的长度值，*/
	std::ostringstream s1,s2;		/*用来保证字符串的有用元素是从下标1开始*/
	s1<<S.size()<<S;				/*将新的数组保存为s，t*/
	s2<<T.size()<<T;
	s=s1.str();
	t=s2.str();
	unsigned int i=pos;	/* i用于主串s当前位置下标值，若pos不为1，则从pos位置开始匹配 */
	unsigned int j=1;	/* j用于字串t中当前位置下标值 */
	int next[255];	/* 定义一next数组 */
	get_nextval(t,next);
	while (i<=(s.size()-1) && j<=(t.size()-1))	/* 若i小于S的长度且j小于T的长度时，循环继续 */
	{
		if ( j==0 || s[i]==t[j])	/* 两字母相等则继续，相对于朴素算法增加了j=0判断 */
		{
			++i;
			++j;
		}
		else		/* 指针后退重新开始匹配 */
		{
			j=next[j];		/* j退回合适的位置，i值不变 */
		}
	}
	if ( j>(t.size()-1) )
		return i-(t.size()-1);
	else
		return 0;
}

匹配算法不做变化，只需要将"get_next(T,next)"改为“get_nextval (T,next)”即可。

总结：改进过的KMP算法，它是在计算出 next 值的同时，如果a位字符与它 next 值指向的 b 位字符相等，则该 a 位的nextval 就指向 b 位的 nextval 值，如果不等，则该 a 位的 nextval 值就是它自己 a 位的 nextval 的值。