KMP算法实现与数据结构中的串操作
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更新于2024-09-12
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"数据结构KMP算法用于字符串匹配的实现"
KMP(Knuth-Morris-Pratt)算法是一种在文本串(S)中查找模式串(T)的高效算法,由D.E.Knuth、V.R.Morris和J.H.Pratt在1970年代提出。KMP算法避免了在模式匹配过程中不必要的回溯,显著提高了搜索效率。在给定的代码中,实现了KMP算法的关键步骤,并提供了一个简单的测试用例。
首先,`StrAssign`函数用于将输入的C风格字符串赋值给定义的`SString`类型变量,确保字符串长度不超过`MAXSTRLEN`。这个函数返回`OK`表示成功,`ERROR`表示输入字符串过长。
接着,`get_next`函数计算模式串(T)的Next数组,Next数组是KMP算法的核心,它存储了模式串的前缀和后缀的最大公共长度。例如,Next[1]表示模式串的第一个字符,Next[2]表示前两个字符的最长公共前后缀长度,以此类推。在循环中,通过比较当前字符与前缀的下一个字符,更新Next数组。
`Index_KMP`函数实现了KMP算法的主要逻辑。它接受文本串(S),模式串(T)和起始位置(pos)作为参数,返回模式串在文本串中的起始索引。在主循环中,使用Next数组判断当前字符是否匹配,若不匹配则根据Next数组的值回溯模式串的匹配位置,直至找到匹配或模式串搜索完毕。
在提供的`main`函数中,用户输入两个字符串,分别代表文本串和模式串。`StrAssign`函数将用户输入赋值给`SString`变量,然后调用`Index_KMP`进行匹配,并打印出模式串在文本串中首次出现的位置。
KMP算法的时间复杂度为O(m+n),其中m是模式串的长度,n是文本串的长度。这比朴素的暴力匹配算法(时间复杂度O(mn))有了显著提升,特别是在模式串较长的情况下。KMP算法适用于大量字符串匹配的应用,如文本处理、搜索引擎等。
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