串的匹配算法--C语言实现

串这种数据结构，使用是比较多的，但是它的一些方法在更高级的语言中，比如Java，Python中封装的比较完整了。在这里，我只写了串中使用最多的匹配算法，即串的定位操作。串的匹配算法常用的两种就是朴素匹配算法和KMP匹配算法。代码亲测，可直接执行。

 #include<stdio.h>

 /*字符串长度*/
 int StringLength(char *L)
 {
     int i = ;                //记录位置
     int count = ;            //计数器，记录长度
     while(L[i])                //判断当前位置是否为空
     {
         count++;            //长度加1
         i++;                //计数器加1
     }
     return count;            //返回长度
 }

 /*朴素匹配算法*/
 int Index(char *S, char *T)                    //S为主串，T为子串
 {
     int Slength = StringLength(S);            //获得主串S的长度
     int Tlength = StringLength(T);            //获得子串T的长度
     int i = ;                                //记录主串S当前位置
     int j = ;                                //记录子串T当前位置
 //    int count = 0;
     printf("朴素匹配算法中j回溯的值为：");
     while(i < Slength && j < Tlength)        //确保两个字符串的当前位置均小于其长度
     {
 //        printf("%d ", j);
 //        count++;
         if(S[i] == T[j])                    //判断主串S当前位置与子串T当前位置的字符是否相等
         {
             i++;                            //主串S的当前位置加1（后移）
             j++;                            //子串T的当前位置加1（后移）
         }
         else                                //如果两字符串的当前位置字符不等
         {
             i = i - j + ;                    //主串S的当前位置i回溯到j==0时i位置的下一位置
             j = ;                            //子串T的当前位置j归0
         }
     }
 //    printf("\nj共变化了%d次\n", count);
                                             //循环比较完毕
     if(j == Tlength)                        //判断位置j的数值是否与子串T的长度相等
         return i - Tlength;                    //若是，说明搜索成功，返回T在S中出现的首位置
     else
         return -;                            //若不是，说明T不存在与S中，返回-1
 }

 /*KMP算法*/
 void Get_Next(char *T, int next[])
 {
     int Tlength = StringLength(T);            //获得字符串T的长度
     int i = ;                                //T的后缀位置
     int j = -;                                //T的前缀位置
     next[] = -;                            //next数组的首位赋值为-1
     while(i < Tlength)                        //确保后缀位置小于串长
     {
         if(j == - || T[i] == T[j])            //如果j==-1，说明前缀已经回退到最前方
         {                                    //如果T[i] == T[j]，说明当前前缀与后缀相等
             i++;                            //则后缀位置后移一位
             j++;                            //前缀位置后移一位
             next[i] = j;                    //当前后缀位置的next值为j
         }
         else
             j = next[j];                    //否则，j回退（还没完全搞懂回退到哪）
     }
 }

 int Index_KMP(char *S, char *T)
 {
     int Slength = StringLength(S);            //获得主串S的长度
     int Tlength = StringLength(T);            //获得子串T的长度
     int i = ;                                //记录S的当前位置
     int j = ;                                //记录T的当前位置
     int next[];                                //next数组
     Get_Next(T, next);                        //调用Get_Next函数，为next赋值
     int count = ;
 //    printf("KMP算法中j回溯的值为：");
     while(i < Slength && j < Tlength)
     {
 //        printf("%d ", j);
 //        count++;
         if(j == - || S[i] == T[j])            //如果j==-1，说明前缀已经回退到最前方
         {                                    //如果S[i] == T[j]，说明主串与子串当前位置字符相等
             i++;                            //S的当前位置后移一位
             j++;                            //T的当前位置后移一位
         }
         else
         {
             j = next[j];                    //否则，j回退（未弄懂回退到哪）
         }
     }
 //    printf("\nj共变化了%d次\n", count);
     if(j == Tlength)                        //比较结束，判断j的值是否与T的长度相等
         return i - Tlength;                    //若是，返回T在S中出现的开始位置
     else
         return -;                            //若不是，返回-1
 }

 /*KMP改进版算法*/
 void Get_Next_Val(char *T, int nextVal[])
 {
     int Tlength = StringLength(T);            //获得子串T的长度
     int i = ;                                //记录后缀位置
     int j = -;                                //记录前缀位置
     nextVal[] = -;                        //next数组第一位置赋值为-1
     while(i < Tlength)
     {
         if(j == - || T[i] == T[j])            //同上
         {
             i++;                            //同上
             j++;
             if(T[i] != T[j])                //如果位置后移一位后的值不相等
                 nextVal[i] = j;                //nextVal等于j
             else                            //如果相等
                 nextVal[i] = nextVal[j];    //当前后缀位置的nextVal值等于j位置的nextVal的值
         }
         else
             j = nextVal[j];                    //同上
     }
 }

 int Index_KMP_Val(char *S, char *T)
 {
     int Slength = StringLength(S);            //获得主串S的长度
     int Tlength = StringLength(T);            //获得子串T的长度
     int i = ;                                //记录S的当前位置
     int j = ;                                //记录T的当前位置
     int next[];                                //next数组
     Get_Next_Val(T, next);                        //调用Get_Next函数，为next赋值
     int count = ;
     printf("KMP_Val算法中j回溯的值为：");
     while(i < Slength && j < Tlength)
     {
         printf("%d ", j);
         count++;
         if(j == - || S[i] == T[j])            //如果j==-1，说明前缀已经回退到最前方
         {                                    //如果S[i] == T[j]，说明主串与子串当前位置字符相等
             i++;                            //S的当前位置后移一位
             j++;                            //T的当前位置后移一位
         }
         else
         {
             j = next[j];                    //否则，j回退（未弄懂回退到哪）
         }
     }
     printf("\nj共变化了%d次\n", count);
     if(j == Tlength)                        //比较结束，判断j的值是否与T的长度相等
         return i - Tlength;                    //若是，返回T在S中出现的开始位置
     else
         return -;                            //若不是，返回-1
 }

 void main()
 {
     char *S = "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaabcde";
     char *T = "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaax";
     int pos;
     pos = Index(S, T);
     if(pos != -)
         printf("朴素匹配算法：子串T在主串S的下标为%d的位置上开始出现\n", pos);
     else
         printf("朴素匹配算法：子串T不存在与主串S中\n");
     printf("---------------------------------------------------------------------\n");
     int pos_KMP;
     pos_KMP = Index_KMP(S, T);
     if(pos_KMP != -)
         printf("KMP匹配算法：子串T在主串S的下标为%d的位置上开始出现\n", pos_KMP);
     else
         printf("KMP匹配算法：子串T不存在与主串S中\n");
     printf("---------------------------------------------------------------------\n");
     int pos_KMP_val;
     pos_KMP_val = Index_KMP_Val(S, T);
     if(pos_KMP_val != -)
         printf("KMP_Val匹配算法：子串T在主串S的下标为%d的位置上开始出现\n", pos_KMP_val);
     else
         printf("KMP_Val匹配算法：子串T不存在与主串S中\n");
 }