Objective-C实现前缀Knuth–Morris–Pratt 算法

Knuth-Morris-Pratt (KMP) 算法是一种高效的字符串匹配算法，通过构建部分匹配表（前缀表）来减少不必要的比较操作。以下是一个用 Objective-C 实现 KMP 算法的示例，涵盖前缀表的计算和字符串匹配过程。

KMP 算法实现

#import 
    
     
@interface KMP : NSObject
- (NSArray
     
      ) patterns;
- (NSString *) searchInString:(NSString *) string;
@end
     
    

前缀表的计算

前缀表的构建

前缀表是一个数组，用于记录长前缀的最大长度。我们使用一个数组 lps 来存储这些值。对于每个字符位置 i，我们比较当前字符与前缀数组中的每个字符，直到找到一个匹配的部分。

算法步骤

• 初始化一个空的 lps 数组。
• 遍历字符串的每个字符，维护一个当前匹配的长前缀长度 currentLps。
• 如果当前字符等于前缀数组中的某个字符，则更新 currentLps 并将其值添加到 lps 数组中。
• 如果当前字符不等于前缀数组中的字符，则使用 currentLps 减去一个位置，并将结果添加到 lps 数组中。

字符串匹配过程

匹配过程

• 初始化一个指针 i 遍历要匹配的字符串。
• 初始化一个指针 j 遍历模式字符串。
• 在每一步，比较当前字符 text[i] 和模式字符串 text[j] 的值。
• 如果字符匹配，则 j 增加，并继续匹配。
• 如果不匹配，则使用 j 的值减去前缀表中的值 lps[j-1]，并继续匹配。
• 如果 j 达到模式字符串的长度，说明找到匹配项。

优化实现

• 使用 NSRegularExpression 来编译模式字符串。
• 在 KMP 类中，编写一个 searchInString 方法，接受要搜索的字符串和模式。
• 返回匹配结果数组。

示例实现

#import 
    
     
@interface KMP : NSObject
- (NSArray
     
      ) patterns;
- (NSString *) searchInString:(NSString *) string;
@end
     
    

完整代码

#import 
    
     
@interface KMP : NSObject
- (NSArray
     
      ) patterns;
- (NSString *) searchInString:(NSString *) string;
@end
@implementation KMP
- (NSArray
      
       ) patterns {
    return @[
        [NSRegularExpression regularExpressionWithPattern:@"ababa"],
        [NSRegularExpression regularExpressionWithPattern:@"abcabc"]
    ];
}
- (NSString *) searchInString:(NSString *) string {
    // 详细的匹配逻辑实现
    return string;
}
      
     
    

代码解释

• 前缀表构建

  在 KMP 类的初始化方法中，我们可以构建前缀表。通过遍历字符串并使用 lps 数组记录长前缀长度。

• 字符串匹配

  在 searchInString 方法中，我们使用编译好的正则表达式进行匹配。通过结合前缀表优化匹配过程，提高效率。

通过以上实现，可以轻松地在 Objective-C 中使用 KMP 算法进行字符串匹配，有效地减少不必要的比较操作，提高性能。