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KMP算法是用于在一个大文本串中高效查找一个特定模式串的算法。它通过预处理模式串,建立前缀(prefix)和后缀(suffix)表,从而在查找过程中能够快速跳过不必要的字符,显著提高查找效率。
前缀表是通过将模式串从前往后逐步缩短,记录每个位置的最大前缀长度。具体而言,我们将模式串除去最后一个字符,按顺序记录每个位置的前缀信息。例如,模式串"ABABC"的前缀表会是"01012",其中每个数字表示从该位置开始的最大前缀长度。
类似地,后缀表是通过将模式串从后往前逐步缩短,记录每个位置的最大后缀长度。例如,模式串"ABABC"的后缀表会是"21012",其中每个数字表示从该位置开始的最大后缀长度。
为了构建前缀表,我们需要找到模式串中最长的前后缀匹配。观察模式串,寻找前缀和后缀的最大重叠部分。例如,如果模式串是"ABABC",那么前缀"ABC"与后缀"ABC"重叠了3个字符,这就是最长的前后缀匹配。
构建前缀表的具体步骤如下:
next,长度等于模式串的长度。next[i]设为j+1,否则设为0。通过上述步骤,我们可以得到完整的前缀表,并为KMP算法的查找过程提供支持。
在实际应用中,KMP算法通过预处理模式串的前缀和后缀信息,能够在查找过程中快速跳过不相关的字符,从而大大减少比较次数,显著提高查找效率。
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