串模式匹配算法KMP的C語言實現
#include "string.h"
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "io.h"
#include "math.h"
#include "time.h"
#define OK 1
#define ERROR 0
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define MAXSIZE 100 /* 存儲空間初始分配量 */
typedef int Status; /* Status是函數的類型,其值是函數結果狀態代碼，如OK等 */
typedef int ElemType; /* ElemType類型根據實際情況而定，這裏假設為int */
typedef char String[MAXSIZE+1]; /* 0號單元存放串的長度 */
/* 生成一個其值等於chars的串T */
Status StrAssign(String T,char *chars)
{
int i;
if(strlen(chars)>MAXSIZE)
return ERROR;
else
{
T[0]=strlen(chars);
for(i=1;i<=T[0];i++)
T[i]=*(chars+i-1);
return OK;
}
}
Status ClearString(String S)
{
S[0]=0;/* 令串長為零 */
return OK;
}
/* 輸出字符串T。 */
void StrPrint(String T)
{
int i;
for(i=1;i<=T[0];i++)
printf("%c",T[i]);
printf("\n");
}
/* 輸出Next數組值。 */
void NextPrint(int next[],int length)
{
int i;
for(i=1;i<=length;i++)
printf("%d",next[i]);
printf("\n");
}
/* 返回串的元素個數 */
int StrLength(String S)
{
return S[0];
}
/* 樸素的模式匹配法 */
int Index(String S, String T, int pos)
{
int i = pos; /* i用於主串S中當前位置下標值，若pos不為1，則從pos位置開始匹配 */
int j = 1; /* j用於子串T中當前位置下標值 */
while (i <= S[0] && j <= T[0]) /* 若i小於S的長度並且j小於T的長度時，循環繼續 */
{
if (S[i] == T[j]) /* 兩字母相等則繼續 */
{
++i;
++j;
}
else /* 指針後退重新開始匹配 */
{
i = i-j+2; /* i退回到上次匹配首位的下一位 */
j = 1; /* j退回到子串T的首位 */
}
}
if (j > T[0])
return i-T[0];
else
return 0;
}
/* 通過計算返回子串T的next數組。 */
void get_next(String T, int *next)
{
int i,j;
i=1;
j=0;
next[1]=0;
while (i<T[0]) /* 此處T[0]表示串T的長度 */
{
if(j==0 || T[i]== T[j]) /* T[i]表示後綴的單個字符，T[j]表示前綴的單個字符 */
{
++i;
++j;
next[i] = j;
}
else
j= next[j]; /* 若字符不相同，則j值回溯 */
}
}
/* 返回子串T在主串S中第pos個字符之後的位置。若不存在，則函數返回值為0。 */
/* T非空，1≤pos≤StrLength(S)。 */
int Index_KMP(String S, String T, int pos)
{
int i = pos; /* i用於主串S中當前位置下標值，若pos不為1，則從pos位置開始匹配 */
int j = 1; /* j用於子串T中當前位置下標值 */
int next[255]; /* 定義一next數組 */
get_next(T, next); /* 對串T作分析，得到next數組 */
while (i <= S[0] && j <= T[0]) /* 若i小於S的長度並且j小於T的長度時，循環繼續 */
{
if (j==0 || S[i] == T[j]) /* 兩字母相等則繼續，與樸素算法增加了j=0判斷 */
{
++i;
++j;
}
else /* 指針後退重新開始匹配 */
j = next[j];/* j退回合適的位置，i值不變 */
}
if (j > T[0])
return i-T[0];
else
return 0;
}
/* 求模式串T的next函數修正值並存入數組nextval */
void get_nextval(String T, int *nextval)
{
int i,j;
i=1;
j=0;
nextval[1]=0;
while (i<T[0]) /* 此處T[0]表示串T的長度 */
{
if(j==0 || T[i]== T[j]) /* T[i]表示後綴的單個字符，T[j]表示前綴的單個字符 */
{
++i;
++j;
if (T[i]!=T[j]) /* 若當前字符與前綴字符不同 */
nextval[i] = j; /* 則當前的j為nextval在i位置的值 */
else
nextval[i] = nextval[j]; /* 如果與前綴字符相同，則將前綴字符的 */
/* nextval值賦值給nextval在i位置的值 */
}
else
j= nextval[j]; /* 若字符不相同，則j值回溯 */
}
}
int Index_KMP1(String S, String T, int pos)
{
int i = pos; /* i用於主串S中當前位置下標值，若pos不為1，則從pos位置開始匹配 */
int j = 1; /* j用於子串T中當前位置下標值 */
int next[255]; /* 定義一next數組 */
get_nextval(T, next); /* 對串T作分析，得到next數組 */
while (i <= S[0] && j <= T[0]) /* 若i小於S的長度並且j小於T的長度時，循環繼續 */
{
if (j==0 || S[i] == T[j]) /* 兩字母相等則繼續，與樸素算法增加了j=0判斷 */
{
++i;
++j;
}
else /* 指針後退重新開始匹配 */
j = next[j];/* j退回合適的位置，i值不變 */
}
if (j > T[0])
return i-T[0];
else
return 0;
}
int main()
{
int i,*p;
String s1,s2;
StrAssign(s1,"abcdex");
printf("子串為: ");
StrPrint(s1);
i=StrLength(s1);
p=(int*)malloc((i+1)*sizeof(int));
get_next(s1,p);
printf("Next為: ");
NextPrint(p,StrLength(s1));
printf("\n");
StrAssign(s1,"abcabx");
printf("子串為: ");
StrPrint(s1);
i=StrLength(s1);
p=(int*)malloc((i+1)*sizeof(int));
get_next(s1,p);
printf("Next為: ");
NextPrint(p,StrLength(s1));
printf("\n");
StrAssign(s1,"ababaaaba");
printf("子串為: ");
StrPrint(s1);
i=StrLength(s1);
p=(int*)malloc((i+1)*sizeof(int));
get_next(s1,p);
printf("Next為: ");
NextPrint(p,StrLength(s1));
printf("\n");
StrAssign(s1,"aaaaaaaab");
printf("子串為: ");
StrPrint(s1);
i=StrLength(s1);
p=(int*)malloc((i+1)*sizeof(int));
get_next(s1,p);
printf("Next為: ");
NextPrint(p,StrLength(s1));
printf("\n");
StrAssign(s1,"ababaaaba");
printf(" 子串為: ");
StrPrint(s1);
i=StrLength(s1);
p=(int*)malloc((i+1)*sizeof(int));
get_next(s1,p);
printf(" Next為: ");
NextPrint(p,StrLength(s1));
get_nextval(s1,p);
printf("NextVal為: ");
NextPrint(p,StrLength(s1));
printf("\n");
StrAssign(s1,"aaaaaaaab");
printf(" 子串為: ");
StrPrint(s1);
i=StrLength(s1);
p=(int*)malloc((i+1)*sizeof(int));
get_next(s1,p);
printf(" Next為: ");
NextPrint(p,StrLength(s1));
get_nextval(s1,p);
printf("NextVal為: ");
NextPrint(p,StrLength(s1));
printf("\n");
StrAssign(s1,"00000000000000000000000000000000000000000000000001");
printf("主串為: ");
StrPrint(s1);
StrAssign(s2,"0000000001");
printf("子串為: ");
StrPrint(s2);
printf("\n");
printf("主串和子串在第%d個字符處首次匹配（樸素模式匹配算法）\n",Index(s1,s2,1));
printf("主串和子串在第%d個字符處首次匹配（KMP算法） \n",Index_KMP(s1,s2,1));
printf("主串和子串在第%d個字符處首次匹配（KMP改良算法） \n",Index_KMP1(s1,s2,1));
return 0;
}
串模式匹配算法KMP的C語言實現