数据结构与算法参考答案（第六周）

一、复习与实现KMP算法，要求有运行测试截图。

答：

KMP是实现字符串匹配的较好的算法。本算法的关键在于求出next数组，然后在调用时利用next数组可以使T往后移动得更多，从而提高匹配的效率。

该算法利用C++编程语言实现的代码如下：

//利用C++实现KMP算法
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int Index_KMP(string S, string T, int pos, int next[]) {
     // 利用模式串T的next函数求T在主串S中的第pos个
     //字符之后的位置的KMP算法。其中，T非空，
     // 1≤pos≤StrLength(S)
    int i = pos;   
    int j = 1;
    while (i <= S.size() && j <= T.size()) {  //0下标存储字符串长度
        if (j == 0 || S[i - 1] == T[j - 1]) { ++i;  ++j; }  // 继续比较后继字符
            else  j = next[j];         // 模式串向右移动
        }
    if (j > T.size())  return  i-T.size();    // 匹配成功
    else return 0;
} // Index_KMP

void get_next(string T, int next[]) {
     // 求模式串T的next函数值并存入数组next
     int i = 1;   
     next[1] = 0;   
     int j = 0;
     
     while (i < T.size()) {
        if (j == 0 || T[i - 1] == T[j - 1])
        {
            ++i;  
            ++j; 
            next[i] = j; 
        }
        else  j = next[j];
    }
} // get_next

int main () {
    int next[100];
    string S, T;
    while(1) {
        cout <<  "请输入匹配串：";
        cin >> S;       /*测试样例：S = "fhwuefihfwabaabcaccaahadc"; S = "fhwuefihfwaba"; T = "abaabcacca"; */
        cout << "请输入模式串：";
        cin >> T;
        get_next(T, next);
        cout << "匹配串为：" << S << endl;
        cout << "模式串为：" << T << endl;
        cout << "next数组为：";
        for(int i = 1; i <= T.size(); ++i) {
            cout << next[i] << " ";    
        }
        cout << endl;
        if(Index_KMP(S, T, 0, next)) {
            cout << "匹配成功：匹配串中第" << Index_KMP(S, T, 0, next) << "个字符为模式串开始" << endl;
        }
        else{
            cout << "匹配失败!未找到模式串！" << endl;
        }    
        cout << endl;
    }
}

代码运行结果如下：

 

图 1 KMP算法运行结果示意图