如何使用java暴力匹配及KMP算法解决字符串匹配问题

这篇文章主要介绍如何使用java暴力匹配及KMP算法解决字符串匹配问题，文中介绍的非常详细，具有一定的参考价值，感兴趣的小伙伴们一定要看完！

要解决的问题？

一、暴力匹配算法

一个图例介绍KMP算法

String str1 = "BBC ABCDAB ABCDABCDABDE";String str2 = "ABCDABD";

    1. S[0]为B，P[0]为A，不匹配，执行第②条指令：“如果失配（即S[i]! = P[j]），令i = i - (j - 1)，j = 0”，S[1]跟P[0]匹配，相当于模式串要往右移动一位（i=1，j=0）

  2. S[1]跟P[0]还是不匹配，继续执行第②条指令：“如果失配（即S[i]! = P[j]），令i = i - (j - 1)，j = 0”，S[2]跟P[0]匹配（i=2，j=0），从而模式串不断的向右移动一位（不断的执行“令i = i - (j - 1)，j = 0”，i从2变到4，j一直为0） 

 3. 直到S[4]跟P[0]匹配成功（i=4，j=0），此时按照上面的暴力匹配算法的思路，转而执行第①条指令：“如果当前字符匹配成功（即S[i] == P[j]），则i++，j++”，可得S[i]为S[5]，P[j]为P[1]，即接下来S[5]跟P[1]匹配（i=5，j=1)

  4. S[5]跟P[1]匹配成功，继续执行第①条指令：“如果当前字符匹配成功（即S[i] == P[j]），则i++，j++”，得到S[6]跟P[2]匹配（i=6，j=2），如此进行下去

 5. 直到S[10]为空格字符，P[6]为字符D（i=10，j=6），因为不匹配，重新执行第②条指令：“如果失配（即S[i]! = P[j]），令i = i - (j - 1)，j = 0”，相当于S[5]跟P[0]匹配（i=5，j=0） 

  6. 至此，我们可以看到，如果按照暴力匹配算法的思路，尽管之前文本串和模式串已经分别匹配到了S[9]、P[5]，但因为S[10]跟P[6]不匹配，所以文本串回溯到S[5]，模式串回溯到P[0]，从而让S[5]跟P[0]匹配。 

而S[5]肯定跟P[0]失配。为什么呢？因为在之前第4步匹配中，我们已经得知S[5] = P[1] = B，而P[0] = A，即P[1] != P[0]，故S[5]必定不等于P[0]，所以回溯过去必然会导致失配。那有没有一种算法，让i 不往回退，只需要移动j 即可呢？

答案是肯定的。这种算法就是KMP算法，它利用之前已经部分匹配这个有效信息，保持i 不回溯，通过修改j 的位置，让模式串尽量地移动到有效的位置。

public class ViolenceMatch {public static void main(String[] args) {String str1 = "硅硅谷 尚硅谷你尚硅 尚硅谷你尚硅谷你尚硅你好";String str2 = "尚硅谷你尚硅你";int index = violenceMatch(str1, str2);System.out.println("index=" + index);}public static int violenceMatch(String str1, String str2) {char[] s1 = str1.toCharArray();char[] s2 = str2.toCharArray(); int s1Len = s1.length;int s2Len = s2.length; int i = 0;// i索引指向s1int j = 0;// j索引指向s2while (i < s1Len && j < s2Len) {// 保证匹配时，不越界if (s1[i] == s2[j]) {// 匹配oki++;j++;} else {// 没有匹配成功// 如果不匹配(即str1[i] != str2[j],令i = i - (j - 1),j = 0)i = i - (j - 1);j = 0;}}// 判断是否匹配成功if (j == s2Len) {return i - j;} else {return -1;}}}

暴力匹配算法的缺点：大量数据使用暴力匹配效率很低

二、KMP算法

关于KMP算法的学习，参考了这篇文章，此博主写的特别详细，大佬！

很详尽KMP算法（厉害） - ZzUuOo666 - 博客园

算法介绍

KMP的主要思想是：1. 先得到子串的部分匹配表 2.使用部分匹配表完成KMP匹配 

一个图例介绍KMP算法 

 代码实现

public class KMPAlgorithm {public static void main(String[] args) {String str1 = "BBC ABCDAB ABCDABCDABDE";String str2 = "ABCDABD";int[] next = kmpNext("ABCDABD");System.out.println("next=" + Arrays.toString(next)); int index = kmpSearch(str1, str2, next);System.out.println("index=" + index);} public static int kmpSearch(String str1, String str2, int[] next) {// 遍历for (int i = 0, j = 0; i < str1.length(); i++) { // 需要处理 str1.charAt(i) != str2.charAt(j),去调整j的大小// KMP算法核心点while (j > 0 && str1.charAt(i) != str2.charAt(j)) {j = next[j - 1];}if (str1.charAt(i) == str2.charAt(j)) {j++;}if (j == str2.length()) {// 找到了return i - j + 1;}}return -1;} public static int[] kmpNext(String dest) {// 创建一个next数组保存部分匹配值int[] next = new int[dest.length()];next[0] = 0;// 如果字符串是长度为1部分匹配值就是0for (int i = 1, j = 0; i < dest.length(); i++) {// 当dest.charAt(i) != dest.charAt(j)，需要从next[j - 1]获取新的j// 直到发现有dest.charAt(i) == dest.charAt(j)成立才退出// 这是kmp算法核心点while (j > 0 && dest.charAt(i) != dest.charAt(j)) {j = next[j - 1];}if (dest.charAt(i) == dest.charAt(j)) {j++;}next[i] = j;}return next;}}

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