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c++怎么实现KMP字符串匹配算法_c++高效字符串匹配KMP算法实现

穿越時空

发布： 2025-11-10 22:07:03

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KMP算法通过构建next数组避免回溯，实现O(n+m)字符串匹配。首先用双指针法构造模式串的最长相等前后缀数组，再利用该数组在主串中滑动匹配，失配时根据next跳转，最终找出所有匹配位置。

c++怎么实现kmp字符串匹配算法_c++高效字符串匹配kmp算法实现

KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法是一种高效的字符串匹配方法，能在O(n + m)时间内完成模式串在主串中的查找，避免了暴力匹配中不必要的回溯。下面介绍C++中如何实现KMP算法。

1. 理解KMP的核心思想

KMP的关键在于预处理模式串，构建一个next数组（也叫失配函数或部分匹配表），记录每个位置前缀和后缀的最长公共长度。当匹配失败时，利用next数组决定模式串应该向右滑动多少位，而不是从头开始比较。

例如，模式串 "ABABC" 的 next 数组为 [0, 0, 1, 2, 0]。

2. 构建next数组

next[i] 表示模式串前 i+1 个字符中，最长相等前后缀的长度（不包含整个子串本身）。构造过程类似双指针：

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用 j 表示当前最长前缀的长度，初始为 0
i 从 1 开始遍历模式串，若 pattern[i] == pattern[j]，则 next[i] = ++j
如果不等且 j > 0，则回退 j = next[j - 1]，继续比较
直到 j=0 或匹配成功为止

代码如下：

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vector<int> buildNext(const string& pattern) {
    int m = pattern.size();
    vector<int> next(m, 0);
    int j = 0;
    for (int i = 1; i < m; ++i) {
        while (j > 0 && pattern[i] != pattern[j]) {
            j = next[j - 1];
        }
        if (pattern[i] == pattern[j]) {
            j++;
        }
        next[i] = j;
    }
    return next;
}

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3. 执行KMP搜索

使用构建好的next数组，在主串中滑动匹配：

用 i 遍历主串，j 表示模式串当前匹配位置
如果字符相等，i 和 j 同时前进
如果不等且 j > 0，j 回退到 next[j-1]
如果 j=0 仍不匹配，只移动 i
当 j 达到模式串长度时，说明找到一次匹配

完整搜索函数：

vector<int> kmpSearch(const string& text, const string& pattern) {
    vector<int> matches;
    if (pattern.empty()) return matches;
<pre class="brush:php;toolbar:false;"><pre class="brush:php;toolbar:false;">vector<int> next = buildNext(pattern);
int n = text.size(), m = pattern.size();
int j = 0;

for (int i = 0; i < n; ++i) {
    while (j > 0 && text[i] != pattern[j]) {
        j = next[j - 1];
    }
    if (text[i] == pattern[j]) {
        j++;
    }
    if (j == m) {
        matches.push_back(i - m + 1);
        j = next[j - 1]; // 准备下一次匹配
    }
}
return matches;

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}

4. 使用示例

测试代码：

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
<p>int main() {
string text = "ABABDABACDABABCABC";
string pattern = "ABABC";</p><pre class="brush:php;toolbar:false;"><pre class="brush:php;toolbar:false;">vector<int> result = kmpSearch(text, pattern);

cout << "Pattern found at positions: ";
for (int pos : result) {
    cout << pos << " ";
}
cout << endl;

return 0;

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}

输出：Pattern found at positions: 8

基本上就这些。KMP算法难点在next数组的理解与构造，一旦掌握，就能高效处理大规模文本匹配问题。

以上就是c++++怎么实现KMP字符串匹配算法_c++高效字符串匹配KMP算法实现的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！