使用Python语言写一个简单的KMP模式匹配算法实现

KMP算法简介

KMP算法，是由Knuth，Morris，Pratt共同提出的模式匹配算法，其对于任何模式和目标序列，都可以在线性时间内（O（m+n）:m和n分别为模式字符串与主串的长度）完成匹配查找，而不会发生退化，是一个非常优秀的模式匹配算法。

KMP模式匹配的关键点在于该算法会根据模式字符串生成一个Next跳转表。

Next[j]的值表明，在前j个字符中，从第一个字符开始的next[j]个字符与 j-next[j]+1至 j-1 个字符是相互匹配的！

因此在字符串匹配时，一旦发生不匹配，算法并不是将模式串移动1位，再从头开始匹配，而是直接将模式字符串向右移动next[j]位，再进行匹配。

更多关于KMP算法的原理内容，请参考：joylnwang的专栏

文章

使用Python语言实现KMP匹配算法

如何根据模式字符串生成跳转表Next[]

如何根据Next{]以及模式字符串和主串进行模式匹配

以下代码为Python语言的KMP实现：

声明了一个类myKMP，在构造函数中调用create_next生成跳转表

需要说明：本文中的next结果要比常见使用的next的值少1（因为list的下标从0开始）

调用kmp函数可以完成模式匹配并返回结果

一些需要注意的地方写在了程序的注释中

class myKMP(object):
'''
构造函数：根据传入的模式字符串，生成next[],存储在list_next中
'''
def __init__(self,ss):
self.int_len = len(ss);  # 计算模式字符串的长度
self.list_next = self.create_next(ss);     #构造next跳转表
self.string_module = ss;   #存储模式字符串
print(self.list_next)   #输出显示next跳转表

def create_next(self,ss):
'''
function：next 的构造过程
input: 模式字符串
'''
list_next = [];
list_next.append(-1);      #将-1添加到list中
i = 0;
j = -1;
lenOfSs = len(ss);       #求模式字符串ss的长度
# 注意：这里比较的对象是ss的长度减去1
# 如果是 while( i < lenOfSs) 会导致NEXT的长度比实际长度多1
# 因为在一开始时已经将-1放入了list_next中，作为第一个字符的跳转值
while( i < lenOfSs -1):
if(j == (-1) or ss[i] == ss[j]):         # 如果满足条件
print((i,j, ss[i],ss[j]))
i=i+1
j=j+1
list_next.append(j);
else:
#如果不满足字符相等的条件，执行该语句，而不是从0开始寻找最长相等的前缀与后缀的长度！！！简化计算
j = list_next[j]
return list_next;

def kmp(self,main_ss,outputRes=False):
'''
function：模式匹配，若存在匹配字符串，返回匹配段的起点下标，否则返回False
input: 主串、是否输出结果的标志位
'''
i = 0;   #指向主串 main_ss
j = 0;   #指向模式串 ss
while( j < self.int_len and i < len(main_ss) ):
if( main_ss[i] == self.string_module[j]):  #当前字符匹配
i=i+1
j=j+1
elif( j == 0):    #如果第一个模式串的字符就不匹配，则移动指向主串的指针
i =i+1;
else:            #否则将指向模式串的指针移动至 list_next[j]处
j = self.list_next[j];
if( j == self.int_len ):  #如果完成匹配时，j指向模式串的串尾，则匹配成功
if(outputRes):
print('The res: ',(True, i-self.int_len))
return (True, i-self.int_len);
else:
return False;

说明：Python初学者，如有谬误欢迎指正！