串的模式匹配c语言

以下是一个简单的串的模式匹配算法实现,使用了朴素的字符串匹配算法(Naive String Matching Algorithm):

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <string.h>
  3. void naive_string_matching(char* text, char* pattern) {
  4.     int m = strlen(text);
  5.     int n = strlen(pattern);
  6.     for (int i = 0; i <= m - n; i++) {
  7.         int j;
  8.         for (j = 0; j < n; j++) {
  9.             if (text[i + j] != pattern[j]) {
  10.                 break;
  11.             }
  12.         }
  13.         if (j == n) {
  14.             printf("Pattern found at index %d\n", i);
  15.         }
  16.     }
  17. }
  18. int main() {
  19.     char text[] = "ABAAABCDBBABCDDEBCABC";
  20.     char pattern[] = "ABC";
  21.     naive_string_matching(text, pattern);
  22.     return 0;
  23. }

在这个实现中,我们首先计算出文本串和模式串的长度,然后遍历文本串,对于每个位置,我们使用一个循环来检查该位置开始的子串是否匹配模式串。如果匹配成功,则输出该位置。这个算法的时间复杂度是$O((m-n+1)n)$,其中$m$和$n$分别是文本串和模式串的长度。

当然,我们可以进一步优化这个算法,使用更高效的字符串匹配算法,例如KMP算法。KMP算法可以在$O(n+m)$时间内完成匹配,其中$n$和$m$分别是文本串和模式串的长度。

以下是使用KMP算法实现的字符串匹配算法:

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <string.h>
  3. void compute_prefix_function(char* pattern) {
  4.     int m = strlen(pattern);
  5.     int* prefix_function = (int*)malloc(sizeof(int) * m);
  6.     prefix_function[0] = -1;
  7.     int len = 0;
  8.     for (int i = 1; i < m; i++) {
  9.         while (len > 0 && pattern[i] != pattern[len]) {
  10.             len = prefix_function[len - 1];
  11.         }
  12.         if (pattern[i] == pattern[len]) {
  13.             len++;
  14.         }
  15.         prefix_function[i] = len;
  16.     }
  17.     int* lps = (int*)malloc(sizeof(int) * m);
  18.     for (int i = 0; i < m; i++) {
  19.         lps[i] = prefix_function[i];
  20.     }
  21.     free(prefix_function);
  22.     return lps;
  23. }
  24. void kmp_string_matching(char* text, char* pattern) {
  25.     int m = strlen(text);
  26.     int n = strlen(pattern);
  27.     int* lps = compute_prefix_function(pattern);
  28.     int i = 0; // index for text
  29.     int j = 0; // index for pattern
  30.     while (i < m) {
  31.         while (j > 0 && text[i] != pattern[j]) {
  32.             j = lps[j - 1];
  33.         }
  34.         if (text[i] == pattern[j]) {
  35.             j++;
  36.         }
  37.         i++;
  38.         if (j == n) {
  39.             printf("Pattern found at index %d\n", i - j);
  40.             j = lps[j - 1];
  41.         }
  42.     }
  43.     free(lps);
  44. }
  45. int main() {
  46.     char text[] = "ABAAABCDBBABCDDEBCABC";
  47.     char pattern[] = "ABC";
  48.     kmp_string_matching(text, pattern);
  49.     return 0;
  50. }

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