Java实现字符串匹配的示例代码

下面是Java实现字符串匹配的示例代码的完整攻略：

1. 什么是字符串匹配

字符串匹配指在一个字符串中查找另一个字符串的过程。在计算机科学中，字符串匹配是十分常见的问题，例如用来搜索文本文件中的单词、在数据库中查询某些记录等等。这里我们介绍一种常见的字符串匹配算法——KMP算法。

2. KMP算法介绍

KMP算法全称是Knuth-Morris-Pratt算法，是一种非常高效的字符串匹配算法，其时间复杂度为O(m+n)，其中m是模式串的长度，n是文本串的长度。KMP算法的核心思想是在匹配失败后，不回溯文本串的指针，而是利用已经匹配成功的前缀信息，尽量减少匹配次数。

3. Java实现KMP算法的示例代码

下面是KMP算法的Java实现示例代码：

public static int kmp(String text, String pattern) {
    int[] next = getNext(pattern);
    int j = 0;
    for (int i = 0; i < text.length(); i++) {
        while (j > 0 && text.charAt(i) != pattern.charAt(j)) {
            j = next[j - 1];
        }
        if (text.charAt(i) == pattern.charAt(j)) {
            j++;
        }
        if (j == pattern.length()) {
            return i - pattern.length() + 1;
        }
    }
    return -1;
}

private static int[] getNext(String pattern) {
    int[] next = new int[pattern.length()];
    next[0] = 0;
    int j = 0;
    for (int i = 1; i < pattern.length(); i++) {
        while (j > 0 && pattern.charAt(i) != pattern.charAt(j)) {
            j = next[j - 1];
        }
        if (pattern.charAt(i) == pattern.charAt(j)) {
            j++;
        }
        next[i] = j;
    }
    return next;
}

在上面的代码中，我们用到了getNext方法来计算模式串（即要查找的字符串）的next数组，然后在kmp方法中利用next数组来匹配文本串（即要搜索的字符串）。在匹配文本串的时候，j表示模式串已经匹配到了哪个位置，当匹配失败时，利用next数组找到可以回溯模式串的起点，从而减少匹配次数。

4. 示例说明

下面我们用两个示例来演示KMP算法。假设我们要在字符串"ABABDABACDABABCABAB"中查找"ABABCABAB"，具体步骤如下：

• 首先计算模式串的next数组。在getNext方法中，i表示当前计算的位置，j表示可以匹配的最长前缀的后一位，即next[i-1]。当模式串中前缀和后缀不相等时，回溯j，直到相等。比如在位置6的时候，j回溯到了3，因为模式串的前三个字符和后三个字符相等。
• 然后在文本串中匹配模式串。在kmp方法中，i表示文本串中当前匹配的位置，j表示模式串中已经匹配的位置。当匹配失败时，j回溯到next[j-1]，如果匹配成功，j加一。当j等于模式串的长度时，说明匹配成功，返回匹配的起始位置，即i-模式串的长度+1。比如在文本串中位置为10的时候，模式串匹配成功了。

下面再给出一个示例。假设我们要在字符串"here is a simple example"中查找"example"。经过计算后，我们可以得到模式串的next数组为[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0]。然后在文本串中匹配模式串，最终可以得到匹配的起始位置为17。

5. 总结

KMP算法是一种高效的字符串匹配算法，具有时间复杂度O(m+n)的优点。在实际应用中，可以使用Java实现KMP算法来搜索文本文件、数据库记录等。