字符串查找算法总结（暴力匹配、KMP 算法、Boyer-Moore 算法和 Sunday 算法）

字符串匹配是字符串的一种基本操作：给定一个长度为 M 的文本和一个长度为 N 的模式串，在文本中找到一个和该模式相符的子字符串，并返回该字字符串在文本中的位置。

KMP 算法，全称是 Knuth-Morris-Pratt 算法，以三个发明者命名，开头的那个K就是著名科学家 Donald Knuth 。KMP 算法的关键是求 next 数组。next 数组的长度为模式串的长度。next 数组中每个值代表模式串中当前字符前面的字符串中，有多大长度的相同前缀后缀。

Boyer-Moore 算法在实际应用中比 KMP 算法效率高，据说各种文本编辑器的"查找"功能（Ctrl+F），包括 linux 里的 grep 命令，都是采用 Boyer-Moore 算法。该算法有“坏字符”和“好后缀”两个概念。主要特点是字符串从后往前匹配。

Sunday 算法跟 KMP 算法一样，是从前往后匹配。在匹配失败时，关注文本串中参加匹配的最末位字符的下一位字符，如果该字符不在模式串中，则整个模式串移动到该字符之后。如果该字符在模式串中，将模式串右移使对应的字符对齐。

关于这几种算法的详细介绍，可参考该博客。

下面分别给出暴力匹配、KMP 算法、Boyer-Moore 算法和 Sunday 算法的 Java 实现。

暴力匹配：

public static int forceSearch(String txt, String pat) {    int M = txt.length();    int N = pat.length();    for (int i = 0; i <= M - N; i++) {        int j;        for (j = 0; j < N; j++) {            if (txt.charAt(i + j) != pat.charAt(j))                break;        }        if (j == N)            return i;    }    return -1;}

KMP 算法：

public class KMP {    public static int KMPSearch(String txt, String pat, int[] next) {        int M = txt.length();        int N = pat.length();        int i = 0;        int j = 0;        while (i < M && j < N) {            if (j == -1 || txt.charAt(i) == pat.charAt(j)) {                i++;                j++;            } else {                j = next[j];            }        }        if (j == N)            return i - j;        else            return -1;    }    public static void getNext(String pat, int[] next) {        int N = pat.length();        next[0] = -1;        int k = -1;        int j = 0;        while (j < N - 1) {            if (k == -1 || pat.charAt(j) == pat.charAt(k)) {                ++k;                ++j;                next[j] = k;            } else                k = next[k];        }    }    public static void main(String[] args) {        String txt = "BBC ABCDAB CDABABCDABCDABDE";        String pat = "ABCDABD";        int[] next = new int[pat.length()];        getNext(pat, next);        System.out.println(KMPSearch(txt, pat, next));    }}

Boyer-Moore 算法

public class BoyerMoore {    public static void getRight(String pat, int[] right) {        for (int i = 0; i < 256; i++){            right[i] = -1;        }        for (int i = 0; i < pat.length(); i++) {            right[pat.charAt(i)] = i;        }    }    public static int BoyerMooreSearch(String txt, String pat, int[] right) {        int M = txt.length();        int N = pat.length();        int skip;        for (int i = 0; i <= M - N; i += skip) {            skip = 0;            for (int j = N - 1; j >= 0; j--) {                if (pat.charAt(j) != txt.charAt(i + j)) {                    skip = j - right[txt.charAt(i + j)];                    if (skip < 1){                        skip = 1;                    }                    break;                }            }            if (skip == 0)                return i;        }        return -1;    }    public static void main(String[] args) {        String txt = "BBC ABCDAB AACDABABCDABCDABDE";        String pat = "ABCDABD";        int[] right = new int[256];        getRight(pat,right);        System.out.println(BoyerMooreSearch(txt, pat, right));    }}

Sunday算法

public class Sunday {    public static int getIndex(String pat, Character c) {        for (int i = pat.length() - 1; i >= 0; i--) {            if (pat.charAt(i) == c)                return i;        }        return -1;    }    public static int SundaySearch(String txt, String pat) {        int M = txt.length();        int N = pat.length();        int i, j;        int skip = -1;        for (i = 0; i <= M - N; i += skip) {            for (j = 0; j < N; j++) {                if (txt.charAt(i + j) != pat.charAt(j)){                    if (i == M - N)                        break;                    skip = N - getIndex(pat, txt.charAt(i + N));                    break;                }            }            if (j == N)                return i;        }        return -1;    }    public static void main(String[] args) {        String txt = "BBC ABCDAB AACDABABCDABCDABD";        String pat = "ABCDABD";        System.out.println(SundaySearch(txt, pat));    }}