javaKMP算法（含KMP算法代码）
目录
一：应用场景-字符串匹配问题
二：暴力匹配算法
三：KMP 算法介绍
四：KMP 算法最佳应用-字符串匹配问题
字符串匹配问题:
思路分析图解
五：代码展示
一：应用场景-字符串匹配问题
字符串匹配问题:
- 有一个字符串 str1= ““硅硅谷 尚硅谷你尚硅 尚硅谷你尚硅谷你尚硅你好””，和一个子串 str2=“尚硅谷你尚硅你”
- 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
二：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!)
- 暴力匹配算法实现.
- 代码
package kmp;
public class ViolenceMatch {
public static void main(String[] args) {
System.out.print(violenceMatch("ABDABC", "ABC"));
}
public static int violenceMatch(String s, String t) {
int i = 0;
int j = 0;
while(i < s.length() && j < t.length()) {
if(s.charAt(i) == t.charAt(j)) {
i++;
j++;
}else {
i = i - (j - 1);
j = 0;
}
}
if(j == t.length()) {
return i - j;
}else {
return -1;
}
}
}
三：KMP 算法介绍
- 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
- 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.
- 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
四：KMP 算法最佳应用-字符串匹配问题
字符串匹配问题:
- 有一个字符串str1=“BBCABCDABABCDABCDABDE”，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
- 要求:使用KMP算法完成判断，不能使用简单的暴力匹配算法.
思路分析图解
举例来说，有一个字符串 Str1 = “BBC ABCDAB ABCDABCDABDE”，判断，里面是否包含另一个字符串 Str2 = “ABCDABD”?
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。
13.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。
到此 KMP 算法思想分析完毕!
五：代码展示
package kmp;
public class KMP {
public static void main(String[] args) {
System.out.print(KMP("ABCABCX","ABCX"));
}
public static int KMP(String s, String t) {
int i = -1;
int j = -1;
int[] next = getNext(t);
while(i < s.length() && j < t.length()) {
if(j == -1 || s.charAt(i) == t.charAt(j)) {
i++;
j++;
}else {
j = next[j];
}
}
if(j == t.length()) {
return i - t.length();
}else {
return -1;
}
}
public static int[] getNext(String t) {
int[] next = new int[t.length()];
int i = 0;
int j = -1;
next[0] = -1;
while(i < t.length() - 1) {
if(j == -1 || t.charAt(i) == t.charAt(j)) {
i++;j++;
if(t.charAt(i) != t.charAt(j)) {
next[i] = j;
}else {
next[i] = next[j];
}
}else {
j = next[j];
}
}
return next;
}
}