字符串匹配算法(KMP)

String字符串匹配算法

@Date 2017.06.09

DEMO代碼鏈接

暴力匹配

• 時間複雜度O(m * n)

    private static int forceMatch(String originS, String matchedS) {

        char[] originArray = originS.toCharArray();
        char[] matchedArray = matchedS.toCharArray();

        int originLen = originS.length();
        int matchedLen = matchedS.length();

        int i = 0, j = 0;
        while (i < originLen && j < matchedLen) {
            if (originArray[i] == matchedArray[j]) {
                // 相等則繼續位移比較(需要同時移位)
                i++;
                j++;
            } else {
                // 不相等則長字符串回到原點,重新比較
                i = i - j + 1;
                j = 0;
            }
        }
        // 匹配字符串完全找到
        if (j == matchedLen) {
            return i - j;
        } else {
            return -1;
        }
    }

KMP匹配

• 時間複雜度O(m + n)

    /**
     * @param originS  長字符串
     * @param matchedS 要匹配的字符串
     * @return 匹配字符在長字符串中的位置
     */
    private static int kmpMatch(String originS, String matchedS) {
        // next 數組各值的含義：代表當前字符之前的字符串中，有多大長度的相同前綴後綴。
        // 例如如果next [j] = k，代表j 之前的字符串中有最大長度爲k 的相同前綴後綴

        char[] originArray = originS.toCharArray();
        char[] matchedArray = matchedS.toCharArray();

        int originLen = originS.length();
        int matchedLen = matchedS.length();

        int[] next = getNext(matchedArray);

        int i = 0, j = 0;
        while (i < originLen && j < matchedLen) {
            if (j == -1 || originArray[i] == matchedArray[j]) {
                // 相等則繼續位移比較(需要同時移位)
                i++;
                j++;
            } else {
                // j != -1，且當前字符匹配失敗（originArray[i] != matchedArray[j]），則令 i 不變，j = next[j]
                // next[j]即爲j所對應的next值
                // 失配時，模式串向右移動的位數爲：已匹配字符數 - 失配字符的上一位字符所對應的最大長度值
                // 失配時，模式串向右移動的位數爲：失配字符所在位置 - 失配字符對應的next 值
                j = next[j];
            }
        }
        // 匹配字符串完全找到
        if (j == matchedLen) {
            return i - j;
        } else {
            return -1;
        }
    }

    /**
     * 獲取失配時的位移數組
     * 求解原理爲:
     * 1. 匹配字符串的前綴後綴的公共元素的最大長度值的對應數組
     * 2. eg: abab : 0 0 1 2
     * 3. 最大對稱長度的前綴後綴，然後整體右移一位，初值賦爲-1
     * 4. eg: abab : -1 0 0 1
     * @param matchedArray 需要匹配的pattern字符串
     * @return 位移數組
     */
    private static int[] getNext(char[] matchedArray) {
        int matchedLen = matchedArray.length;
        int[] next = new int[matchedLen];
        next[0] = -1;
        int k = -1;
        int j = 0;
        while (j < matchedLen - 1) {
            // matchedArray[k]表示前綴，matchedArray[j]表示後綴
            // matchedArray[j] == matchedArray[k] 此判斷是因爲matchedArray[j]已經失配,用相同的matchedArray[k], 位移後去匹配一樣是失配.
            // 故二者相等時,繼續遞歸
            if (k == -1 || matchedArray[j] == matchedArray[k]) {
                ++k;
                ++j;
                next[j] = k;
            } else {
                k = next[k];
            }
        }
        return next;
    }