kmp算法的基本原理和实现方法（Java）
介绍：
1）、KMP是一个解决模式串在文本串是否出现过，如果出现过，最早出现的位置的经典算法
2）、Knuth-Morris-Pratt 字符串查找算法，简称为 “KMP算法”，常用于在一个文本串S内查找一个模式串P 的出现位置，这个算法由Donald Knuth、Vaughan Pratt、James H. Morris三人于1977年联合发表，故取这3人的姓氏命名此算法.
3）、KMP方法算法就利用之前判断过信息，通过一个next数组，保存模式串中前后最长公共子序列的长度，每次回溯时，通过next数组找到，前面匹配过的位置，省去了大量的计算时间。
暴力匹配算法：
如果用暴力匹配的思路，并假设现在str1匹配到 i 位置，子串str2匹配到 j 位置，则有:
- 如果当前字符匹配成功（即str1[i] == str2[j]），则i++，j++，继续匹配下一个字符 如果失配（即str1[i]! =
str2[j]），令i = i - (j - 1)，j = 0。相当于每次匹配失败时，i 回溯，j 被置为0。 - 用暴力方法解决的话就会有大量的回溯，每次只移动一位，若是不匹配，移动到下一位接着判断，浪费了大量的时间。(不可行!)
KMP算法流程：
1.首先，用Str1的第一个字符和Str2的第一个字符去比较，不符合，关键词向后移动一位
2. 重复第一步，还是不符合，再后移
3. 一直重复，直到Str1有一个字符与Str2的第一个字符符合为止
4. 接着比较字符串和搜索词的下一个字符，还是符合。
5.遇到Str1有一个字符与Str2对应的字符不符合。
6.这时候，想到的是继续遍历Str1的下一个字符，重复第1步。(其实是很不明智的，因为此时BCD已经比较过了，没有必要再做重复的工作，一个基本事实是，当空格与D不匹配时，你其实知道前面六个字符是”ABCDAB”。KMP 算法的想法是，设法利用这个已知信息，不要把”搜索位置”移回已经比较过的位置，继续把它向后移，这样就提高了效率。)
7.怎么做到把刚刚重复的步骤省略掉？可以对Str2计算出一张《部分匹配表》，这张表的产生在后面介绍
8.已知空格与D不匹配时，前面六个字符”ABCDAB”是匹配的。查表可知，最后一个匹配字符B对应的”部分匹配值”为2，因此按照下面的公式算出向后移动的位数：
移动位数 = 已匹配的字符数 - 对应的部分匹配值
因为 6 - 2 等于4，所以将搜索词向后移动 4 位。
9.因为空格与Ｃ不匹配，搜索词还要继续往后移。这时，已匹配的字符数为2（”AB”），对应的”部分匹配值”为0。所以，移动位数 = 2 - 0，结果为 2，于是将搜索词向后移 2 位。
10.因为空格与A不匹配，继续后移一位。
11.逐位比较，直到发现C与D不匹配。于是，移动位数 = 6 - 2，继续将搜索词向后移动 4 位。
12.逐位比较，直到搜索词的最后一位，发现完全匹配，于是搜索完成。如果还要继续搜索（即找出全部匹配），移动位数 = 7 - 0，再将搜索词向后移动 7 位，这里就不再重复了。
介绍《部分匹配表》怎么产生的
- 先介绍前缀，后缀是什么 ？
“部分匹配值”就是”前缀”和”后缀”的最长的共有元素的长度。以”ABCDABD”为例，
－”A”的前缀和后缀都为空集，共有元素的长度为0；
－”AB”的前缀为[A]，后缀为[B]，共有元素的长度为0；
－”ABC”的前缀为[A, AB]，后缀为[BC, C]，共有元素的长度0；
－”ABCD”的前缀为[A, AB, ABC]，后缀为[BCD, CD, D]，共有元素的长度为0；
－”ABCDA”的前缀为[A, AB, ABC, ABCD]，后缀为[BCDA, CDA, DA, A]，共有元素为”A”，长度为1；
－”ABCDAB”的前缀为[A, AB, ABC, ABCD, ABCDA]，后缀为[BCDAB, CDAB, DAB, AB, B]，共有元素为”AB”，长度为2；
－”ABCDABD”的前缀为[A, AB, ABC, ABCD, ABCDA, ABCDAB]，后缀为[BCDABD, CDABD, DABD, ABD, BD, D]，共有元素的长度为0。
14.”部分匹配”的实质是，有时候，字符串头部和尾部会有重复。比如，”ABCDAB”之中有两个”AB”，那么它的”部分匹配值”就是2（”AB”的长度）。搜索词移动的时候，第一个”AB”向后移动 4 位（字符串长度-部分匹配值），就可以来到第二个”AB”的位置。 
主要流程：
假设现在文本串str1匹配到 i 位置，模式串str2匹配到 j 位置
-
如果当前字符匹配成功（即str1[i] == str2[j]），都令i++，j++，继续匹配下一个字符；
-
如果当前字符匹配失败（即str1[i] != str2[j]），则令 i 不变，j =next[j-1]。此举意味着失配时，模式串str2相对于文本串str1向右移动了j - next [j] 位。（换言之，当匹配失败时，模式串向右移动的位数为：失配字符所在位置 - 失配字符对应的next 值，即移动的实际位数为：j - next[j]，且此值大于等于1）
很快，你也会意识到next 数组各值的含义：代表当前字符之前的字符串中，有多大长度的相同前缀后缀。例如如果next [j] = k，代表j 之前的字符串中有最大长度为k 的相同前缀后缀。应用案例：
-
有一个字符串 str1= “BBC ABCDAB ABCDABCDABDE”，和一个子串 str2=“ABCDABD”
-
现在要判断 str1 是否含有 str2, 如果存在，就返回第一次出现的位置, 如果没有，则返回-1
详细代码：
package KMP;
import java.util.Arrays;
public class KMPAlgorithm {
public static void main(String[] args) {
String str1= "BBC ABCDAB ABCDABCDABDE";
String str2="ABCDABD";
int[] next = kmpNext(str2);
System.out.println(Arrays.toString(next));
int index= kmpSearch(str1, str2, next);
System.out.println("index = "+index);
}
public static int kmpSearch(String str1,String str2,int[] next) {
for(int i = 0 ,j=0;i<str1.length();i++) {
//如果str1.charAt(i)!=str2.charAt(j)，则将j回溯到str1.charAt(i)==str2.charAt(j)的时候j的值
while(j>0&&str1.charAt(i)!=str2.charAt(j)) {
j=next[j-1];
}
if(str1.charAt(i)==str2.charAt(j))
{
j++;
}
if(j==str2.length()) {
return i-j+1;
}
}
return -1;
}
//创建一个字符串匹配值表
/**
*
* @Title: kmpNext
* @Description: 创建一个字符串匹配值表
* @param @param str 传入要计算字符串匹配值的字符串
* @param @return 参数 匹配数组
*/
public static int[] kmpNext(String str) {
int[] next = new int[str.length()];
next[0]=0;
for(int i = 1 ,j=0;i<next.length;i++) {
while(j>0&&str.charAt(i)!=str.charAt(j)) {
j=next[j-1];
}
if(str.charAt(i)==str.charAt(j)) {
j++;
}
next[i]=j;
}
return next;
}
}
（参考资料：https://www.cnblogs.com/ZuoAndFutureGirl/p/9028287.html）
简而言之就是kmp算法通过最长公共子序列重新定位了str2移动的规律，每次发现str1.charAt(i)!=str2.charAt(j)，就将str2右移，j=next[j-1],移动到str1.charAt(i)==str2.charAt(j),此时的str2的j指向的字符等于str1的i指向的字符，然后重新开始匹配。（next数组实际上就是对应的字符串的部分匹配值：移动位数 = 已匹配的字符数 - 对应的部分匹配值）主要记住j=next[j-1]