KMP算法详解与C语言实现

"KMP算法模板" KMP算法，全称为Knuth-Morris-Pratt算法，是一种在字符串匹配中用于提高查找效率的经典算法。它由Donald Knuth、James Morris和 Vaughan Pratt三位计算机科学家于1970年代提出，尤其适用于处理大量数据的文本搜索场景，比如在文本编辑器中查找特定模式或在数据库中进行高效搜索。 在这个模板中，我们首先看到一个C++程序实现，展示了如何使用KMP算法来找出两个字符串`str_s`和`str_t`之间的最长公共前后缀长度。KMP算法的核心在于预处理阶段，即通过构建一个next数组（next[j]表示`str_t`中前缀为前j个字符的最长公共前后缀在原字符串中的位置）。这个过程利用了字符串的动态规划思想，避免了重复匹配已经失败的位置。 函数`get_next()`的主要任务就是计算next数组。它接收两个参数：一个是待匹配的字符串`str_t`，另一个是存储next值的数组`next`。函数遍历字符串，通过比较当前字符和之前匹配的字符，更新匹配的指针k。当两者相等时，指针向前移动；否则，使用next数组跳过已知的不匹配部分，提高了搜索效率。 `kmp()`函数是实际的KMP算法核心，它接受两个字符串`str_s`和`str_t`作为输入。函数首先获取两个字符串的长度，然后初始化next数组，接着用两个指针i和j分别遍历`str_s`和`str_t`。每当匹配成功（即字符相等），就同时增加指针。若遇到不匹配，会根据next数组跳过相应的位，直到找到最长公共前后缀或完成整个搜索。 在`main()`函数中，读取测试用例的数量`t`，然后循环执行kmp函数，并打印出最长公共前后缀的长度。如果`j`达到`str_t`的长度，说明找到了一个匹配，返回匹配的长度；否则，返回-1表示没有找到匹配。 这个模板展示了KMP算法的完整实现，包括预处理next数组和在线搜索的过程。通过这种方法，即使在字符串很长的情况下，KMP算法也能提供比朴素的线性搜索更高效的匹配性能，特别适合处理大规模数据的字符串匹配问题。