Kmp算法C语言简单实现

前言： 菜鸟一枚，最近学习了Kmp算法，其中有很多的不懂，在这里总结一下前两天学习的结果，写出来最简单的C语言代码实现算法，其中有不少借鉴到别处，如有侵权，请联系我，我定反思并道歉。

好了，言归正传，在这两天学习kmp算法的过程中，最让我感到头痛的就是构造next数组了，我觉得只要构造好了该数组，就算是成功了一半。在计算next值得时候，最重要的是理解最大前缀后缀，在计算出最大长度值后再计算next会轻松很多，当然很多的说法我觉得都是殊途同归，最终都是为了next表。

下面根据具体代码和注释来解释:

/*next数组*/
void GetNext(sq q, int next[])
{
	int i = 0,j = -1;
	next[0] = -1;      //next数组默认首值为-1
	while (i < q.length)
	{
	/*自匹配过程*/
		if (j == -1 || q.string[i] == q.string[j])  //如果是首字符或者两个字符相等，继续下一个字符比较
		{
			i++;
			j++;
			next[i] = j;
		}
		else
			j = next[j];  //找相对较小的最大前后缀
	}

		for (i = 0; i < q.length; i++)
		{
			printf("%2d", next[i]);  

		}
	
}

next数组的实现代码就如同上述，具体的原理比较复杂，我不太解释的清楚，推荐大家搜索CSDN上面的大佬博客，有很多都讲的比较清楚（前辈可敬啊）。

接下来，利用上面的next数组进行Kmp字符串的匹配：

 /*Kmp算法*/
	int Kmp(sq s,sq p,int next[])
	{
		int c = 0;     //主串移动变量
		int d = 0;     //模式串移动变量
		while (c < s.length && d < p.length)       //合法长度之内
		{
			if(d == -1||s.string[c]==p.string[d]) //d== -1代表是模式串首字符
				{
				/*d==-1或者匹配成功就累加继续比较下一个*/
					c++;
					d++;
				}
			else
				d = next[d];                     //利用Next数组进行移动，这里是移动较大的长度，避免了不必要的回溯

		}

		if (d == p.length)
			return c - p.length;     //只要能匹配成功，最后d都会累加到模式串的长度
		else
			return -1;               //没有匹配成功
	}

我们可以看见，Kmp算法的核心就是next数组，这里就是根据已经计算好的next数组进行移动比较，避免了蛮力算法的一个一个回溯，减小了时间复杂度。

下面贴出完整程序：

#include 
#include 
#include 

#define N 100

/*串结构体*/
typedef struct Stirngs
{
	char string[100];
	int length;
}sq;


/*next数组*/
void GetNext(sq q, int next[])
{
	int i = 0,j = -1;
	next[0] = -1;
	while (i < q.length)
	{
		if (j == -1 || q.string[i] == q.string[j])
		{
			i++;
			j++;
			next[i] = j;
		}
		else
			j = next[j];
	}

		for (i = 0; i < q.length; i++)
		{
			printf("%2d", next[i]);

		}
	
}
 /*Kmp算法*/
	int Kmp(sq s,sq p,int next[])
	{
		int c = 0;
		int d = 0;
		while (c < s.length && d < p.length)       //合法长度之内
		{
			if(d == -1||s.string[c]==p.string[d]) //d== -1代表是首字符；
				{
					c++;
					d++;
				}
			else
				d = next[d];                     //利用Next数组进行移动

		}

		if (d == p.length)
			return c - p.length;
		else
			return -1;
	}

	/*主函数*/
	int main(void)
	{
		int next[N];
		int a;
		sq s ;
		sq p ;
		printf("Please Input S string: \n");
		scanf("%s", s.string);
		printf("Please Input P string: \n");
		scanf("%s", p.string);
		s.length = strlen(s.string);
		p.length = strlen(p.string);
		GetNext(p,next);
		printf("\n");
		if (Kmp(s, p, next)!= -1)
		{
			printf("kmp匹配成功！");
			for (a = Kmp(s, p, next); a < Kmp(s, p, next) + p.length; a++)
			{
				printf("%c", s.string[a]);
			}
		}
		else
			printf("匹配失败！");

		printf("\n");
		system("pause");
		return 0;
	}

运行的结果：

到这里，我目前所学的Kmp算法就是这样，欢迎大家之处我的错误，因为是小白，所以可能很多低级错误，恳请大家不要见笑，多多包涵。