数据结构-串-KMP模式匹配算法

具体分析可以看 http://blog.sina.com.cn/s/blog_69330119010121iq.html

这里主要写下学习过程中的实现代码。

#include "string.h"#include "stdio.h"#include "stdlib.h"#include "math.h"#include "time.h"#define OK 1#define ERROR 0#define TRUE 1#define FALSE 0#define MAXSIZE 100 /* 存储空间初始分配量 */typedef int Status;/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */typedef int ElemType;/* ElemType类型根据实际情况而定，这里假设为int */typedef char String[MAXSIZE+1]; /*  0号单元存放串的长度 *//* 生成一个其值等于chars的串T */Status StrAssign(String T,char *chars){int i;if(strlen(chars)>MAXSIZE)return ERROR;else{T[0]=strlen(chars);for(i=1;i<=T[0];i++)T[i]=*(chars+i-1);return OK;}}Status ClearString(String S){S[0]=0;/*  令串长为零 */return OK;}/*  输出字符串T。 */void StrPrint(String T){int i;for(i=1;i<=T[0];i++)printf("%c",T[i]);printf("\n");}/*  输出Next数组值。 */void NextPrint(int next[],int length){int i;for(i=1;i<=length;i++)printf("%d",next[i]);printf("\n");}/* 返回串的元素个数 */int StrLength(String S){return S[0];}/* 朴素的模式匹配法 */int Index(String S, String T, int pos){int i = pos;/* i用于主串S中当前位置下标值，若pos不为1，则从pos位置开始匹配 */int j = 1;/* j用于子串T中当前位置下标值 */while (i <= S[0] && j <= T[0]) /* 若i小于S的长度并且j小于T的长度时，循环继续 */{if (S[i] == T[j]) /* 两字母相等则继续 */      {++i;         ++j;      }      else /* 指针后退重新开始匹配 */      {         i = i-j+2;/* i退回到上次匹配首位的下一位 */         j = 1; /* j退回到子串T的首位 */      }}if (j > T[0])return i-T[0];elsereturn 0;}/* 通过计算返回子串T的next数组。 */void get_next(String T, int *next){int i,j;  i=1;  j=0;  next[1]=0;  while (i<T[0])  /* 此处T[0]表示串T的长度 */ {    if(j==0 || T[i]== T[j]) /* T[i]表示后缀的单个字符，T[j]表示前缀的单个字符 */{      ++i;++j;next[i] = j;    }elsej= next[j];/* 若字符不相同，则j值回溯 */  }}/* 返回子串T在主串S中第pos个字符之后的位置。若不存在，则函数返回值为0。 *//*  T非空，1≤pos≤StrLength(S)。 */int Index_KMP(String S, String T, int pos){int i = pos;/* i用于主串S中当前位置下标值，若pos不为1，则从pos位置开始匹配 */int j = 1;/* j用于子串T中当前位置下标值 */int next[255];/* 定义一next数组 */get_next(T, next);/* 对串T作分析，得到next数组 */while (i <= S[0] && j <= T[0]) /* 若i小于S的长度并且j小于T的长度时，循环继续 */{if (j==0 || S[i] == T[j]) /* 两字母相等则继续，与朴素算法增加了j=0判断 */      {         ++i;         ++j;      }      else /* 指针后退重新开始匹配 */       j = next[j];/* j退回合适的位置，i值不变 */}if (j > T[0])return i-T[0];elsereturn 0;}/* 求模式串T的next函数修正值并存入数组nextval */void get_nextval(String T, int *nextval){  int i,j;  i=1;  j=0;  nextval[1]=0;  while (i<T[0])  /* 此处T[0]表示串T的长度 */ {    if(j==0 || T[i]== T[j]) /* T[i]表示后缀的单个字符，T[j]表示前缀的单个字符 */{      ++i;++j;if (T[i]!=T[j])      /* 若当前字符与前缀字符不同 */nextval[i] = j;/* 则当前的j为nextval在i位置的值 */      elsenextval[i] = nextval[j];/* 如果与前缀字符相同，则将前缀字符的 */            /* nextval值赋值给nextval在i位置的值 */    }elsej= nextval[j];/* 若字符不相同，则j值回溯 */  }}int Index_KMP1(String S, String T, int pos){int i = pos;/* i用于主串S中当前位置下标值，若pos不为1，则从pos位置开始匹配 */int j = 1;/* j用于子串T中当前位置下标值 */int next[255];/* 定义一next数组 */get_nextval(T, next);/* 对串T作分析，得到next数组 */while (i <= S[0] && j <= T[0]) /* 若i小于S的长度并且j小于T的长度时，循环继续 */{if (j==0 || S[i] == T[j]) /* 两字母相等则继续，与朴素算法增加了j=0判断 */      {         ++i;         ++j;      }      else /* 指针后退重新开始匹配 */       j = next[j];/* j退回合适的位置，i值不变 */}if (j > T[0])return i-T[0];elsereturn 0;}int main(){int i,*p;String s1,s2;StrAssign(s1,"abcdex");printf("子串为: ");StrPrint(s1);i=StrLength(s1);p=(int*)malloc((i+1)*sizeof(int));get_next(s1,p);printf("Next为: ");NextPrint(p,StrLength(s1));printf("\n");    StrAssign(s1,"abcabx");printf("子串为: ");StrPrint(s1);i=StrLength(s1);p=(int*)malloc((i+1)*sizeof(int));get_next(s1,p);printf("Next为: ");NextPrint(p,StrLength(s1));printf("\n");    StrAssign(s1,"ababaaaba");printf("子串为: ");StrPrint(s1);i=StrLength(s1);p=(int*)malloc((i+1)*sizeof(int));get_next(s1,p);printf("Next为: ");NextPrint(p,StrLength(s1));printf("\n");    StrAssign(s1,"aaaaaaaab");printf("子串为: ");StrPrint(s1);i=StrLength(s1);p=(int*)malloc((i+1)*sizeof(int));get_next(s1,p);printf("Next为: ");NextPrint(p,StrLength(s1));printf("\n");    StrAssign(s1,"ababaaaba");printf("   子串为: ");StrPrint(s1);i=StrLength(s1);p=(int*)malloc((i+1)*sizeof(int));get_next(s1,p);printf("   Next为: ");NextPrint(p,StrLength(s1));get_nextval(s1,p);printf("NextVal为: ");NextPrint(p,StrLength(s1));printf("\n");    StrAssign(s1,"aaaaaaaab");printf("   子串为: ");StrPrint(s1);i=StrLength(s1);p=(int*)malloc((i+1)*sizeof(int));get_next(s1,p);printf("   Next为: ");NextPrint(p,StrLength(s1));get_nextval(s1,p);printf("NextVal为: ");NextPrint(p,StrLength(s1));    printf("\n");    StrAssign(s1,"00000000000000000000000000000000000000000000000001");printf("主串为: ");StrPrint(s1);StrAssign(s2,"0000000001");printf("子串为: ");StrPrint(s2);printf("\n");printf("主串和子串在第%d个字符处首次匹配（朴素模式匹配算法）\n",Index(s1,s2,1));printf("主串和子串在第%d个字符处首次匹配（KMP算法） \n",Index_KMP(s1,s2,1));printf("主串和子串在第%d个字符处首次匹配（KMP改良算法） \n",Index_KMP1(s1,s2,1));    return 0;}

学习的路上，与君共勉。