c++ KMP字符串匹配算法

C++ KMP字符串匹配算法攻略

简介

KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法是一种高效的字符串匹配算法，用于在一个主串中查找一个模式串的出现位置。相比于朴素的字符串匹配算法，KMP算法具有更快的匹配速度。

算法原理

KMP算法的核心思想是利用已经匹配过的信息，避免不必要的回溯。它通过构建一个部分匹配表（Partial Match Table），来记录模式串中每个位置之前的最长公共前后缀的长度。根据这个表，算法可以在匹配过程中跳过一些不可能匹配的位置，从而提高匹配效率。

算法步骤

下面是KMP算法的详细步骤：

1. 构建部分匹配表（Partial Match Table）：
2. 初始化部分匹配表，将第一个位置的值设为0。
3. 从第二个位置开始，依次计算每个位置之前的最长公共前后缀的长度。
4. 根据已经计算出的部分匹配值，更新当前位置的部分匹配值。

5. 重复上述步骤，直到计算完整个部分匹配表。

6. 在主串中进行匹配：

7. 初始化主串和模式串的指针，分别指向第一个位置。
8. 逐个比较主串和模式串中对应位置的字符。
9. 如果当前字符匹配成功，则继续比较下一个字符。
10. 如果当前字符匹配失败，则根据部分匹配表，更新模式串的指针，使其跳过一些不可能匹配的位置。
11. 重复上述步骤，直到匹配成功或者主串遍历完毕。

示例说明

下面是两个示例说明，展示了KMP算法在不同情况下的匹配过程。

示例1

主串：ABABABABCABABABABD
模式串：ABABABD

1. 构建部分匹配表：

2. 部分匹配表：[0, 0, 1, 2, 3, 4, 0]

3. 匹配过程：

4. 比较主串的第1个字符'A'和模式串的第1个字符'A'，匹配成功。
5. 比较主串的第2个字符'B'和模式串的第2个字符'B'，匹配成功。
6. 比较主串的第3个字符'A'和模式串的第3个字符'A'，匹配成功。
7. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第4个字符'A'，匹配失败。
8. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第3个位置。
9. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第3个字符'A'，匹配失败。
10. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第1个位置。
11. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第1个字符'A'，匹配失败。
12. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
13. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
14. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
15. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
16. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
17. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
18. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
19. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
20. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
21. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
22. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
23. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
24. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
25. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
26. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
27. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
28. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
29. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
30. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
31. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
32. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
33. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
34. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
35. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
36. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
37. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
38. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
39. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
40. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
41. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
42. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
43. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
44. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
45. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
46. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
47. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
48. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
49. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
50. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
51. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
52. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
53. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
54. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
55. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
56. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
57. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
58. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
59. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
60. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
61. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
62. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
63. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
64. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
65. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
66. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
67. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
68. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
69. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
70. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
71. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
72. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
73. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
74. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
75. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
76. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
77. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
78. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
79. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
80. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
81. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
82. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
83. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
84. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
85. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
86. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
87. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
88. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
89. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
90. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
91. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
92. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
93. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
94. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
95. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
96. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
97. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
98. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
99. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
100. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
101. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
102. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
103. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
104. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
105. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
106. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
107. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
108. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
109. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
110. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
111. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
112. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
113. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A'，匹配失败。
114. 根据部分匹配表，将模式串的指针更新到第0个位置。
115. 比较主串的第4个字符'B'和模式串的第0个字符'A