字符串|28.实现strStr() 学会KMP算法

力扣题目链接

class Solution {
public:void getNext(int* next, const string& s) {int j = -1;next[0] = j;for(int i = 1; i < s.size(); i++) {while(j >= 0 && s[i] != s[j + 1]) {j = next[j];}if(s[i] == s[j + 1]) {j++;}next[i] = j;}}int strStr(string haystack, string needle) {if(needle.size() == 0) {return 0;}int next[needle.size()];getNext(next, needle);int j = -1;for(int i = 0; i < haystack.size(); i++) {while(j >= 0 && haystack[i] != needle[j + 1]) {j = next[j];}if(haystack[i] == needle[j + 1]) {j++;}if(j == (needle.size() - 1)) {return (i - needle.size() + 1);}}return -1;}
};

这题用暴力的解法应该好实现,但是复杂度太高,所以大家都在学KMP算法,如上代码就是用了这个算法。

这题我看了很多文章,逐步理解了KMP算法的思路,至于代码实现我打算二刷随想录的时候再好好敲出来。

对于这个算法我一开始也是一头雾水,然后再自己慢慢理解,对于代码部分的实现,我想我再花点时间应该也不难搞定。

一、KMP算法说明

char *str = "bacbababadababacambabacaddababacasdsd";
char *ptr = "ababaca";


一般匹配字符串时,我们从目标字符串str(假设长度为n)的第一个下标选取和ptr长度(长度为m)一样的子字符串进行比较,如果一样,就返回开始处的下标值,不一样,选取str下一个下标,同样选取长度为n的字符串进行比较,直到str的末尾(实际比较时,下标移动到n-m)。这样的时间复杂度是O(n*m)。

KMP算法:可以实现复杂度为O(m+n)

为何简化了时间复杂度:
充分利用了目标字符串ptr的性质(比如里面部分字符串的重复性,即使不存在重复字段,在比较时,实现最大的移动量)。

考察目标字符串ptr:
ababaca
这里我们要计算一个长度为m的转移函数next。

next数组的含义就是一个固定字符串的最长前缀和最长后缀相同的长度。

比如:abcjkdabc,那么这个数组的最长前缀和最长后缀相同必然是abc。
cbcbc,最长前缀和最长后缀相同是cbc。
abcbc,最长前缀和最长后缀相同是不存在的。

**注意最长前缀:是说以第一个字符开始,但是不包含最后一个字符。
比如aaaa相同的最长前缀和最长后缀是aaa。**
对于目标字符串ptr,ababaca,长度是7,所以next[0],next[1],next[2],next[3],next[4],next[5],next[6]分别计算的是
a,ab,aba,abab,ababa,ababac,ababaca的相同的最长前缀和最长后缀的长度。由于a,ab,aba,abab,ababa,ababac,ababaca的相同的最长前缀和最长后缀是“”,“”,“a”,“ab”,“aba”,“”,“a”,所以next数组的值是[-1,-1,0,1,2,-1,0]
,这里-1表示不存在,0表示存在长度为1,2表示存在长度为3。

关于next数组是什么,里面存放什么,这个博主说的非常好!大家移步~

原文链接:https://blog.csdn.net/starstar1992/article/details/54913261

KMP算法的匹配过程如下:

当某一个字符与目标字符串不匹配时,模式字符串的j指针要移动到哪一个位置?

 上图,C和D不匹配,不回溯i指针,要把j移动到哪一个位置?显然是第1位。因为前面有一个A已经匹配。如下图:

 上图中C与B不匹配,i不回溯,j需要移动到第2的位置,因为AB字符已经匹配,如下图:

 

KMP算法的改进之处在于:能够知道在匹配失败后,有多少字符是不需要进行匹配可以直接跳过的,匹配失败后,下一次匹配从什么地方开始,能够有效的减少不必要的匹配过程。

因此,当匹配失败时,模式字符串的游标指针j要向左回溯移动到的下一个位置k存在着这样的性质:k位置的最前面的k个字符和j位置前的最后k个字符是一样的。

这个博主把KMP算法的匹配过程说的非常好!大家移步~
                        
原文链接:https://blog.csdn.net/A642960662/article/details/123150426

二、关键点

1.next数组里面是什么?

用来存放前后缀匹配的数字,目的是为了方便KMP匹配操作时j的移动。

2.前后缀是什么?要它干嘛?

避免重复匹配所以用到了前后缀。

3.如何遍历?如何匹配

当匹配i,j不相同时,i不动,看i前面字符的前后缀确定next数组里面的值,再通过next数组移动j,继续匹配。

三、总结

对于难一点的算法,自己要学会利用搜索工具,多看几篇文章。

因为每一位博主都有写的特别好的地方,当然,这样便于自己更好的理解。

当有个地方看不明白看不下去的时候,换一篇文章再看看,你总能看明白~

代码随想录 (programmercarl.com)

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