KMP算法实现代码

KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法是一种在字符串中搜索子串的高效算法，由Donald Knuth、James H. Morris和 Vaughan Pratt三位科学家于1970年代提出。这个算法避免了对已匹配字符的重复比较，提高了搜索效率。在C语言中实现KMP算法，通常涉及到以下几个关键知识点： 1. **模式匹配问题**：KMP算法是为了解决在一个字符串（主串）中查找另一个字符串（子串）的问题，不局限于从索引1开始，而是可以从任意位置开始。 2. **部分匹配表（Partial Match Table）**：KMP算法的核心在于构建部分匹配表，也称为失配表。它记录了每个前缀与后缀的最大公共长度。例如，子串"ababc"的部分匹配表为[0, 0, 1, 2, 0]，表示当匹配到"ababc"的第i个字符时，如果出现不匹配，可以向前跳过i-部分匹配表[i]个字符，而无需回溯到整个模式的起始位置。 3. **动态规划构建部分匹配表**：这部分是KMP算法的预处理步骤。通过递推方式计算出部分匹配表。对于子串"abc"，我们初始化部分匹配表P[0] = 0，然后逐个计算P[i]，根据子串的前i-1个字符和第i个字符，与已经构建的子串前缀进行比较，找到最长的公共前后缀长度。 4. **主串和子串的比较**：在主串中，我们用一个指针i遍历每个字符，同时用另一个指针j来指向子串的下一个待比较字符。当主串的第i个字符与子串的第j个字符匹配时，j++；如果不匹配，根据部分匹配表P[j]，j会移动到P[j]的位置，继续比较。这个过程中，i不会回溯，除非j回到0。 5. **C语言实现**：在C语言中，我们通常定义两个指针，一个用于主串，一个用于子串，同时创建一个数组来存储部分匹配表。在主循环中，我们需要判断当前字符是否匹配，并更新指针和部分匹配表的值。如果子串成功匹配，需要特殊处理，例如记录子串的起始位置或者返回一个标志。 6. **时间复杂度分析**：KMP算法的时间复杂度为O(n + m)，其中n是主串长度，m是子串长度。因为KMP算法避免了不必要的回溯，所以它比简单的暴力匹配算法（O(n*m)）更高效。 通过理解和掌握以上这些知识点，你就能编写出一个功能完备的C语言版本的KMP算法实现。实际编程时，注意代码的清晰性和可读性，适当的注释也能帮助理解算法的运行过程。