本文主要是介绍【数据结构】KMP算法，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
1 KMP算法
KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法是一种改进的字符串匹配算法，由D.E.Knuth、J.H.Morris和V.R.Pratt共同提出，用于在一个文本串（主串）中搜索一个词（模式串）的位置。KMP算法的关键在于当字符串匹配过程中出现字符不匹配时，能知道部分已经比较过的字符的信息，利用这些信息避免重新比较这些字符，从而提高算法的效率。
2 KMP算法实现
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h> // 构建部分匹配表（失败函数表）
void computeLPSArray(char *pat, int M, int *lps) { int len = 0; // 前缀后缀的最大长度 int i = 1; lps[0] = 0; // lps[0]总是0 // 遍历模式串 while (i < M) { if (pat[i] == pat[len]) { len++; lps[i] = len; i++; } else { if (len != 0) { len = lps[len - 1]; } else { lps[i] = len; i++; } } }
} // KMP搜索算法
int KMPSearch(char *pat, char *txt) { int M = strlen(pat); int N = strlen(txt); // 创建lps数组 int *lps = (int *)malloc(sizeof(int) * M); computeLPSArray(pat, M, lps); int j = 0; // 模式串索引 for (int i = 0; i < N; i++) { if (pat[j] == txt[i]) { j++; } if (j == M) { free(lps); // 释放lps数组内存 return i - j + 1; // 返回模式串在主串中首次出现的起始位置 } // 如果模式串中当前字符不匹配，则j变为lps[j-1] if (i < N && pat[j] != txt[i]) { if (j != 0) j = lps[j - 1]; else i++; } } free(lps); // 释放lps数组内存 return -1; // 没有找到模式串
} int main() { char txt[] = "ABABDABACDABABCABAB"; char pat[] = "ABABCABAB"; int result = KMPSearch(pat, txt); if (result == -1) printf("Pattern not found\n"); else printf("Pattern found at index: %d\n", result); return 0;
}3 KMP算法原理
KMP算法的核心在于，当主串中的某个字符与模式串中的相应字符不匹配时，可以知道模式串中一定存在一个最长的相同前缀后缀，使得模式串可以向右滑动，继续从该前缀后缀之后的那个字符开始比较。这个最长的相同前缀后缀的长度存储在“部分匹配表”（lps数组）中。
4 KMP算法优化及实现
KMP算法本身已经是一种高效的字符串匹配算法，但在实际应用中，可以根据具体需求进行进一步的优化。例如：减少lps数组的计算时间：可以通过一些技巧来减少计算lps数组的时间，例如使用递归、动态规划等方法来优化计算过程。
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