理解KMP算法

Posted 2021-06-07 程序dunk

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了理解KMP算法相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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KMP

KMP算法介绍

它主要的用途就是查找字符串，查找字符串"ab"(目标字符串)在字符串"abc"(待查找字符串)中出现的位置。换句话说，就是查找字符串"abc"是否包含字符串"ab"，如果包含，返回包含的起始位置

算法由两部分组成
1、计算subStr每一位及之前的字符串中，前缀和后缀公共部分的最大长度的next数组
2、匹配destStr和subStr，当subStr失配时，利用next数组，实现subStr的最大后移，从而避免不必要的匹配，减少匹配次数

BF(Brute Force)

BF算法

class Solution {
    public int strStr(String haystack, String needle) {
        int len1 = haystack.length();
        int len2 = needle.length();
        if(len2 == 0) return 0;
        int l = 0;
        int r = 0;
        while(l < len1 && r < len2) {
            if(haystack.charAt(l) == needle.charAt(r)) {
                l++; 
                r++;
            } else {
                l = l - r + 1;
                r = 0;
            }
        } 
        if(r == len2) {
            return l - r;
        }
        return -1;
    }
}

KMP算法

计算next数组

private static int[] getNext(String target) {
    //创建一个数组
    int[] next = new int[target.length()];
    //定义两个变量
    int len = -1;//指向当前公共前缀的前端的末尾
    int y = 0;//指向当前公共前缀的后端的末尾
    //赋初值
    next[0] = -1;
    while(y < target.length() - 1) {
        if (len == -1 || target.charAt(len) == target.charAt(y)) {
            len++;
            y++;
            next[y] = len;
        } else {
            len = next[len];
        }
    }
    return next;
}

为什么要进行next回溯

28. 实现 strStr()

实现 strStr() 函数。

给你两个字符串 haystack 和 needle ，请你在 haystack 字符串中找出 needle 字符串出现的第一个位置（下标从 0 开始）。如果不存在，则返回 -1 。

说明：

当 needle 是空字符串时，我们应当返回什么值呢？这是一个在面试中很好的问题。

对于本题而言，当 needle 是空字符串时我们应当返回 0 。这与 C 语言的 strstr() 以及 Java 的 indexOf() 定义相符。

示例 1：

输入：haystack = "hello", needle = "ll"
输出：2

示例 2：

输入：haystack = "aaaaa", needle = "bba"
输出：-1

class Solution {
    public int strStr(String haystack, String needle) {
        if(needle.length() == 0) return 0;
        return kmpSearch(haystack, needle);
    }

    public int kmpSearch(String haystack, String needle) {
        int[] next = getNext(needle);
        int x = 0;
        int y = 0;
        while(x < haystack.length() && y < needle.length()) {
            if(y == -1 || haystack.charAt(x) == needle.charAt(y)) {
                x++;
                y++;
            } else {
                y = next[y];
            }
        }
        if(y == needle.length()) {
            return x - y;
        } 
        return -1;
    }

    public int[] getNext(String needle) {
        int[] next = new int[needle.length()];
        int len = -1;
        int y = 0;
        next[0] = -1;
        while(y < needle.length() - 1) {
            if(len == -1 || needle.charAt(len) == needle.charAt(y)) {
                len++;
                y++;
                next[y] = len;
            } else {
                len = next[len];
            }
        }
        return next;
    }
}