详解Java中KMP算法的图解与实现

“详解Java中KMP算法的图解与实现”的完整攻略主要可以分为以下几个部分：

1. 什么是KMP算法

KMP算法，也称为Knuth-Morris-Pratt算法，是一种字符串匹配算法，用于在一个文本串S内查找一个模式串P的出现位置。它利用字符串自身的特点，避免了像暴力匹配算法中需要从头对比每个字符的情况。

2. KMP算法的实现思路

KMP算法的实现思路可以简述为：

（1）先预处理出模式串P的“部分匹配表”，即 next 数组；

（2）在对文本串S匹配时，通过 next 数组来避免重复比较已经匹配过的前缀。

其中，“部分匹配表”是一种预处理模式串的技术，它表示在模式串中，一个字符的最长“相同前缀后缀”的长度，即已经匹配过的子串的前缀和后缀重合的最长长度。

3. KMP算法的详细实现

KMP算法的详细实现可以分为以下几个步骤：

（1）预处理模式串P的“部分匹配表”，即计算 next 数组；

（2）在文本串S上匹配模式串P，若匹配成功则返回匹配的起始位置，匹配失败则返回 -1。

其中，“部分匹配表”的计算是该算法的核心实现，它的具体实现过程可以利用递归的方式实现。在递归过程中，我们回答一个问题：模式串中第i个字符的最长“相同前缀后缀”长度是多少？这个过程中用到的变量有：

j：表示模式串中当前计算的字符位置；

k：表示当前字符的最长“相同前缀后缀”的长度。

递归方式如下：

• 如果 j == 0，即当前是模式串的首字符，那么返回 -1 表示不存在最长“相同前缀后缀”；
• 如果模式串的 j 和 k 位置上的字符相等，那么当前字符的最长“相同前缀后缀”的长度为 k；
• 如果模式串的 j 和 k 位置上的字符不相等，那么我们需要回溯到 next[k] 的位置，再通过比较模式串的 j 位置和 next[k] 位置上的字符是否相等，来决定当前字符的最长“相同前缀后缀”的长度的大小。

4. KMP算法的示例说明

为了更好地理解 KMP 算法的实现过程，我们以“ABABCABAA”作为文本串，以“ABAB”作为模式串来进行例子说明。

首先，对“ABAB”进行部分匹配表的计算，得到其 next 数组为 [0, 0, 1, 2]。

然后，在文本串“ABABCABAA”中查找模式串“ABAB”的位置，具体的匹配过程如下：

位置	模式串	next 数组	文本串
0	ABAB	-1	A B A B C A B A A
1	-	0	A B A B C A B A A
2	-	0	A B A B C A B A A
3	ABAB	1	A B A B C A B A A
4	-	2	A B A B C A B A A
5	-	0	A B A B C A B A A
6	-	1	A B A B C A B A A
7	ABAB	2	A B A B C A B A A

从上表中可以看出，模式串“ABAB”在文本串“ABABCABAA”中第3个位置（即下标为2的位置）匹配成功。

再举一个例子，如果我们将文本串改为“ABAACBABAA”，那么匹配过程中的 next 数组和匹配结果如下：

位置	模式串	next 数组	文本串
0	ABAB	-1	A B A A C B A B A A
1	-	0	A B A A C B A B A A
2	-	0	A B A A C B A B A A
3	ABAB	1	A B A A C B A B A A
4	-	2	A B A A C B A B A A
5	-	0	A B A A C B A B A A
6	-	1	A B A A C B A B A A
7	ABAB	2	A B A A C B A B A A

从上面的表格中可以看出，模式串“ABAB”在文本串“ABAACBABAA”中并没有匹配成功。

综上所述，“详解Java中KMP算法的图解与实现”的完整攻略包括了KMP算法的什么是、实现思路和详细实现以及两个示例的说明。