实现顺序串的各种模式匹配算法
/**
* 实验题目:
* 实现顺序串的各种模式匹配算法
* 实验目的:
* 掌握串的模式匹配算法即BF(Brute Force)和KMP(克努特-莫里斯-普拉特)算法设计
* 实验内容:
* 实现顺序串的各种模式匹配运算
* 1、建立目标串s="abcabcdabcdeabcdefabcdefg"和模式串s1="abcdeabcdefab"
* 2、采用BF简单匹配算法求t在s中的位置
* 3、由模式串t求出next数组值和nextval数组值
* 4、采用KMP算法求t在s中的位置
* 5、采用改进的KMP算法求t在s中的位置
*/
#include
#define MAX_SIZE 100
typedef struct
{
char data[MAX_SIZE]; // 串中字符
int length; // 串长
}SqString; // 声明顺序串类型
/*-----------------将字符串常量赋给串s--------------------*/
static void str_assign(SqString &s, char cstr[])
{
int i;
for(i = 0; cstr[i] != '\0'; i++)
s.data[i] = cstr[i];
s.length = i;
}
/*-----------------销毁串--------------------*/
static void destroy_str(SqString &s)
{
}
/*-----------------输出串s--------------------*/
static void disp_str(SqString s)
{
int i;
if(s.length > 0)
{
for(i = 0; i < s.length; i++)
printf("%c", s.data[i]);
printf("\n");
}
}
/*-----------------简单匹配算法BF--------------------*/
static int Brute_Force(SqString s, SqString t)
{
int i = 0, j = 0;
while(i
if(s.data[i] == t.data[j]) // 继续匹配下一个字符
{
i++; // 主串和子串依次匹配下一个字符
j++;
}
else // 主串、子串指针回溯重新开始下一次匹配
{
i = i - j + 1;// 主串从下一个位置开始匹配
j = 0; // 子串从头开始匹配
}
}
if(j >= t.length)
return (i - t.length); // 返回匹配的第一个字符的下标
else
return -1; // 模式匹配不成功
}
/*-----------------由模式串t求出next值--------------------*/
static void get_next(SqString t, int next[])
{
int j = 0, k = -1;
next[0] = -1;
while(j < t.length - 1)
{
if(k == -1 || t.data[j] == t.data[k]) // k为-1或比较的字符相等时
{
j++;
k++;
next[j] = k;
}
else
k = next[k];
}
}
/*-----------------由模式串t求出nextval值--------------------*/
static void get_nextval(SqString t, int nextval[])
{
int j = 0, k = -1;
nextval[0] = -1;
while(j < t.length)
{
if((k == -1) || (t.data[j] == t.data[k]))
{
j++;
k++;
if(t.data[j] != t.data[k])
nextval[j] = k;
else
nextval[j] = nextval[k];
}
else
k = nextval[k];
}
}
/*---------------------KMP算法-------------------------*/
static int KMP_index(SqString s, SqString t)
{
int i = 0, j = 0, next[MAX_SIZE];
get_next(t, next);
while(j < s.length && j < t.length)
{
if(j == -1 || s.data[i] == t.data[j])
{
// i,j各增1
i++;
j++;
}
else
j = next[j]; // i不变,j后退
}
if(j >= t.length)
return (i - t.length); // 返回匹配模式串中的首字符下标
else
return -1; // 返回不匹配标志
}
/*---------------------改进的KMP算法-------------------------*/
static int KMP_index1(SqString s, SqString t)
{
int i = 0, j = 0, nextval[MAX_SIZE];
get_nextval(t, nextval);
while(i < s.length && j < t.length)
{
if(j == -1 || s.data[i] == t.data[j])
{
// i,j各增1
i++;
j++;
}
else
j = nextval[j];
}
if(j >= t.length)
return (i - t.length); // 返回匹配模式串中的首字符下标
else
return -1; // 返回不匹配标志
}
int main(int argc, char *argv[])
{
int j;
int next[MAX_SIZE];
int nextval[MAX_SIZE];
SqString s, t;
str_assign(s, "abcabcdabcdeabcdefabcdefg");
str_assign(t, "abcdeabcdefab");
printf("串s:");
disp_str(s);
printf("串t:");
disp_str(t);
printf("简单匹配算法:\n");
printf(" t在s中的位置=%d\n", Brute_Force(s, t));
get_next(t, next); // 由模式串t求出next值
get_nextval(t, nextval); // 由模式串t求出nextval的值
printf(" j ");
for(j = 0; j < t.length; j++)
printf("%4d", j);
printf("\n");
printf("t[j] ");
for(j = 0; j < t.length; j++)
printf("%4c", t.data[j]);
printf("\n");
printf("next ");
for(j = 0; j < t.length; j++)
printf("%4d", next[j]);
printf("\n");
printf("nextval ");
for(j = 0; j < t.length; j++)
printf("%4d", nextval[j]);
printf("\n");
printf("KMP算法:\n");
printf(" t在s中的位置=%d\n", KMP_index(s, t));
printf("改进的KMP算法:\n");
printf(" t在s中的位置=%d\n", KMP_index1(s, t));
destroy_str(s);
destroy_str(t);
return 0;
}
测试结果:
串s:abcabcdabcdeabcdefabcdefg
串t:abcdeabcdefab
简单匹配算法:
t在s中的位置=7
j 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
t[j] a b c d e a b c d e f a b
next -1 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 0 1
nextval -1 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 5 -1 0
KMP算法:
t在s中的位置=7
改进的KMP算法:
t在s中的位置=7