Objective-C实现Knuth-Morris-Pratt (KMP) 算法

Knuth-Morris-Pratt (KMP) 算法是一种高效的字符串匹配算法，通过预处理模式字符串的前缀函数（通常称为“前缀表”），在匹配过程中避免不必要的比较操作。以下是使用 Objective-C 实现 KMP 算法的完整代码示例及相关说明。

算法概述

KMP 算法的核心思想是：通过预处理模式字符串，构建一个长度为模式字符串的前缀函数数组（通常称为“LPS数组”）。该数组记录了每个前缀的最大长度，使得该前缀在模式字符串中也是一个前缀。

在匹配过程中，当前字符与模式字符串的当前字符比较：

如果当前字符匹配，进入下一个字符比较状态。

如果不匹配，则跳转到 LPS 数组记录的最大匹配长度的位置，继续比较。

这种预处理方法使得 KMP 算法在匹配过程中能够以线性时间复杂度完成任务。

代码实现

以下是 Objective-C 实现 KMP 算法的完整代码：

#import 
   
      @interface KMP : NSObject  - (NSArray *)kmpSearchWithPattern:(NSString *)pattern                          text:(NSString *)text;  @end

预处理阶段

首先，需要对模式字符串进行预处理，构建 LPS 数组。以下是预处理的实现：

初始化 LPS 数组，长度与模式字符串相同。

使用两个指针 i 和 j 分别表示当前字符位置和匹配的前缀长度。

遍历模式字符串的每个字符：

如果当前字符等于模式字符串中的字符，且前缀匹配长度 j 为 0，则 j 增加，同时 LPS 数组对应位置也增加。

否则，将 j 设为 LPS 数组当前位置的值，并检查模式字符串的 j 处的字符是否等于当前字符。如果相等，则 j 增加，LPS 数组对应位置也增加。

匹配阶段

在预处理完成后，进入匹配阶段：

初始化 j 为 0，表示当前匹配的前缀长度。

遍历文本字符串的每个字符：

如果当前字符等于模式字符串的 j 处字符，j 增加。

否则，将 j 设为 LPS 数组当前位置的值，并继续比较。

每当 j 达到模式字符串的长度，表示找到匹配项，返回当前位置。

通过上述步骤，可以高效地完成字符串匹配任务。

如果需要更详细的代码实现，可以参考以下完整示例：

@interface KMP : NSObject  - (NSArray *)kmpSearchWithPattern:(NSString *)pattern                          text:(NSString *)text;  @end  @implementation KMP  - (NSArray *)kmpSearchWithPattern:(NSString *)pattern                          text:(NSString *)text {      // 预处理模式字符串，构建 LPS 数组      int m = pattern.length;      int n = text.length;      int lps[] = { 0 };      int j = 0;      for (int i = 1; i < m; i++) {          while (j > 0 && pattern[j] != pattern[i]) {              j = lps[j - 1];          }          if (pattern[j] == pattern[i]) {              j++;          }          lps[i] = j;      }      // 初始化匹配结果数组      NSMutableArray *results = [NSMutableArray array];      j = 0;      for (int i = 0; i < n; i++) {          while (j > 0 && pattern[j] != text[i]) {              j = lps[j - 1];          }          if (pattern[j] == text[i]) {              j++;          }          // 记录匹配位置          if (j == m) {              [results addObject:[NSNumber numberWithInt:i - m + 1]];              j = lps[j - 1];          }      }      return [results toArray];  }  @end

总结

KMP 算法通过预处理模式字符串的前缀函数，显著提高了字符串匹配的效率。在本文中，我们通过 Objective-C 实现了 KMP 算法，完整代码如上所示。该算法在文本匹配过程中，能够快速定位模式字符串的位置，应用广泛。

转载地址：http://xanfk.baihongyu.com/

你可能感兴趣的文章

Objective-C实现detectDirectedCycle检测定向循环算法(附完整源码)