KMP算法实现与数据结构课程设计

"KMP算法是一种在字符串中查找子串出现位置的有效算法，它避免了在匹配过程中不必要的字符回溯，提高了搜索效率。本设计文档详细介绍了KMP算法的实现，包括算法流程、程序设计与测试案例。设计者使用C语言在VC++环境下编写了该算法，实现了创建字符串、显示字符串和子串定位的功能，并提供了友好的用户界面。" KMP算法，全称为Knuth-Morris-Pratt算法，是由D.E. Knuth、V.R. Pratt和J.W. Morris三人提出的。它主要用于解决字符串模式匹配问题，即在一个主串中寻找是否存在某个指定的子串。KMP算法的核心在于构造一个部分匹配表（也叫失配表），这个表记录了当子串中的某个字符与主串中的字符不匹配时，如何利用已匹配的信息来避免回溯。 部分匹配表的构建基于子串的前后缀关系，对于子串的每个字符，我们可以找到它的最长前后缀和后缀相同的长度。例如，子串"abaabcac"的前四个字符"abaab"与后三个字符"babcac"有相同的前缀"ab"，所以部分匹配值为2。这样，当匹配过程中发生不匹配时，我们可以直接将子串的位置移动到部分匹配值对应的位置，而不是像朴素算法那样回溯到主串的起始位置。 在设计文档中，学生被要求完成以下任务： 1. 独立撰写设计说明书，说明书应包含算法流程图，体现KMP算法的工作原理。 2. 实现程序，包括创建字符串、显示字符串和子串定位功能，这些功能都应通过KMP算法实现。 3. 进行系统运行和测试结果分析，提供至少三个测试用例，如文档中给出的"acabaabaabcacaabc"与"abaabcac"的匹配情况。 4. 选择任意编程语言（如C、C++、Java或C#）进行编程，本例中选择了C语言，并在VC++环境下开发。 指导教师和教研室主任会根据设计说明书、程序的正确性、运行效率以及测试结果给出评价，最终成绩由指导教师评分和答辩成绩综合决定。这样的课程设计旨在让学生深入理解KMP算法，并能实际应用到程序设计中，提高解决实际问题的能力。