使用c语言实现给定一个文本,在该文本中查找并定位任意给定字符串。针对给定两组字符串,分别利用BF算法及KMP算法开展问题分析、建模、算法设计与优化。
时间: 2024-11-25 19:18:53 浏览: 1
C语言:bf算法实现串匹配问题
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在C语言中,我们可以使用两种常用的字符串匹配算法——Brute Force(暴力搜索,也称朴素查找,简称BF)和Knuth-Morris-Pratt (KMP) 算法,来在一个给定的文本中查找特定的字符串。
**Brute Force(暴力搜索)**:
- **步骤**:
1. 对于每个位置i从0到文本长度减一,逐字符比较目标串和文本中的字符是否匹配。
2. 如果所有字符都匹配,则找到了目标串;如果遇到不匹配,移动到下一个字符继续比较。
- **时间复杂度**:O(n*m),其中n是文本长度,m是目标串长度。
- **空间复杂度**:常数,仅需要几个变量存储当前的位置。
**Knuth-Morris-Pratt (KMP) 算法**:
- **核心思想**:
KMP算法通过构建部分匹配表(也叫失配函数),预先计算出前缀和后缀最长公共前后缀的长度,当遇到不匹配时,根据失配函数跳过部分不必要的字符,提高效率。
- **步骤**:
1. 初始化失配函数,用于存储前面部分匹配失败后的“跳跃距离”。
2. 遍历文本和目标串,对比字符,若不匹配则根据失配函数移动目标串指针。
3. 如果完全匹配,返回目标串起始位置。
- **时间复杂度**:平均情况下为O(n + m),最坏情况也是O(n + m),但实践中由于预处理减少了无效匹配,性能更好。
- **空间复杂度**:O(m),存储了部分匹配表。
**应用到实际代码中**:
你可以编写两个函数,一个使用BF,另一个使用KMP算法,接受文本和目标字符串作为输入,然后分别找到它们在文本中的位置。这里提供一个简化版的KMP算法实现:
```c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
// KMP算法的关键部分:失配函数构造
void compute_lps(char* pattern, int lps[], int len) {
int i = 1, j = 0;
while (i < len) {
if (pattern[i] == pattern[j])
lps[i++] = ++j;
else if (j != 0)
j = lps[j - 1];
else
i++;
}
}
// KMP算法查找字符串
int kmp_search(char* text, char* pattern) {
int n = strlen(text), m = strlen(pattern);
int lps[m], j = 0;
compute_lps(pattern, lps, m);
for (int i = 0; i < n; i++) {
while (j > 0 && text[i] != pattern[j])
j = lps[j - 1];
if (text[i] == pattern[j])
j++;
if (j == m)
return i - m + 1;
}
return -1;
}
int main() {
char text[] = "Hello, World!";
char pattern[] = "World";
// 使用KMP算法查找
int pos = kmp_search(text, pattern);
if (pos != -1)
printf("Pattern found at index %d\n", pos);
else
printf("Pattern not found.\n");
return 0;
}
```
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