【字符串匹配】KMP算法和next数组的c/c++实现

KMP算法基本思想有许多博客都写到了，写得也十分形象，不懂得可以参考下面的传送门，我就不解释基本思想了。本文主要给出KMP算法及next数组的计算方法（主要是很多网上的代码本人（相信应该是许多人吧）看不懂，直接拿来用也是各种问题），这里的代码封装性和优化都有待考究，但是基本能实现KMP算法

http://www.cnblogs.com/c-cloud/p/3224788.html

　　这里提醒各位看官，while循环次数不是常见的固定次数的循环，而是动态根据实际情况将大家固认为的“一趟循环”分解成几次，看代码时留意这点，对各位看官应该有所帮助。

1.KMP的next数组生成方法。

　　根据链接中的15来看，可以根据搜索的字符串strKey的长度确定分析的次数（第一次显然是0），第1-len次分析的长度刚好就是左边字符个数（1-len），相应次数的前缀后最的共同元素的最长长度为对应next数组的值。

　　同时我们发现规律：根据前缀和后缀的特点，我们可以从每次分析的字符串（每次分析的字符串都不一样）的最后一个字符开始，向前进行字符匹配。

　　每次匹配成功一个字符就后缀索引backIndex-1；

　　每次匹配字符失败，需要判断是否已经有部分匹配的字符串，若有，应重置后缀索引backIndex=0，相应next数值为0；若无，前缀索引frontIndex+1即可

　　每趟大循环，如果遇到已经计算到next的相应数值则进入分析下一组（这里组的概念类似链接的第15点的分析步骤）；若遇到该组没有分析完，但是遇到了一些情况：比如说frontIndex =0,或者匹配成功一个字符，则进入大循环，但是是继续分析还没有分析完的这组

 

void cal_next(char * strKey, int * next, int len)
{
    int calTimes = 2;//计算次数 ,第一次肯定为零
    int frontIndex=0;//负责在前缀里边索引元素
    int backIndex = 0;//负责在后缀里边索引元素
    //清零
    for (frontIndex = 0; frontIndex < len; frontIndex++)
    {
        next[frontIndex] = 0;
    }
    frontIndex = calTimes-2;//取得可能的最大前缀和后缀的共同元素的最长的长度0-
    backIndex = calTimes-1;//0-
    while (calTimes<=len)
    {
        printf("calTimes:%d\r\n",calTimes);
        printf("frontIdex:%d\r\n", frontIndex);
        printf("backIdex:%d\r\n", backIndex);
        while (frontIndex > 0 && strKey[backIndex] != strKey[frontIndex ])//最多calTimes次比较
        {
            printf("    There is a unmatched char\r\n");
            if (next[calTimes - 1] != 0)//已经有部分字符匹配，中途出现了不匹配的字符
            {
                next[calTimes-1] = 0;
                backIndex = calTimes-1;//重置后缀索引
                break;
            }
            frontIndex--;
        }
        if (frontIndex == 0 && strKey[backIndex ] != strKey[0])//最差的情况，一次都没有匹配成功
        {
            next[calTimes-1] =0;
            calTimes++;
            frontIndex = calTimes-2;
            backIndex = calTimes-1;
            printf("    There is never matched\r\n");
        }
        else if (frontIndex == 0 && strKey[backIndex ] == strKey[0])//最后一个字符匹配成功
        {
            next[calTimes - 1] +=1;
            calTimes++;
            frontIndex = calTimes-2;
            backIndex = calTimes-1;
            printf("    the last char matched\r\n");
        }
        else
        {
            if (frontIndex > 0 && strKey[backIndex ] == strKey[frontIndex ]) //匹配成功一个
            {
                next[calTimes - 1]++;
                backIndex -= 1;
                frontIndex--;
                printf("    a char matched\r\n");
            }
        }
    }
}

2.KMP算法的实现

　　这里的实现步骤其实就是算法了步骤了，应该没有什么可讲的，基本的实现思路跟next的生成方法差不多。

void kmp(char * strText, char *strKey)
{
    int *next = new int[strlen(strKey)];
    //计算next 数组
    cal_next(strKey,next,strlen(strKey));
    //查找
    int textLenght = strlen(strText);
    int keyLenght = strlen(strKey);
    int textIndex = 0;
    int keyIndex = 0;
    int successNums = 0;
    while (textIndex < textLenght)
    {
        while (textIndex <textLenght && strKey[keyIndex] != strText[textIndex])
        {
            printf("    There is a unmatched char\r\n");
            if (keyIndex != 0)//已经匹配部分字符中途遇到不匹配的字符
            {
                textIndex -= next[keyIndex-1];
                printf("    keyIndex %d next %c\r\n", keyIndex, strText[textIndex]);
                keyIndex = 0;
            }else 
            textIndex++;
        }
        if (textIndex == textLenght )//一个都没有匹配成功（textLenght-1 时，一定是不予strKey的“相应字符匹配”，所以才会进入textIndex++）
        {
            if (successNums==0)
            printf("    Summary:        Never Matched\r\n");
            else printf("    Summary:        %d Matched\r\n",successNums);
        }
        else if (strKey[keyIndex] == strText[textIndex])//找到匹配的字符
        {
            keyIndex++;
            textIndex++;
            if (keyIndex == keyLenght)
            {
                keyIndex = 0;
                successNums++;
                printf("    Summary:        Matched @textIndex=%d\r\n", textIndex - keyLenght);
            }
            printf("    There is a Matched Char\r\n");
        }
    }
}

3.main

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    char Search[10] = {'a','b','\0'};
    char Text[100] = "abababdhello";
        kmp(Text, Search);

    while (1);
    return 0;
}