实现一个支持通配符  ? 的 KMP（Knuth-Morris-Pratt）字符串匹配算法需要对经典的 KMP 算法进行一些修改。在经典 KMP 算法中，我们构建一个部分匹配表（或称为前缀函数），用于在不匹配时决定模式串的移动步数。为了支持通配符  ?，我们需要在构建部分匹配表时考虑通配符的匹配特性。

算法步骤

1. ‌ 构建部分匹配表（前缀函数）‌：

   • 在构建部分匹配表时，通配符  ? 可以匹配任意单个字符。
   • 因此，在计算前缀函数时，如果模式串的某个字符是  ?，它可以被视为与任意字符匹配。

2. ‌ 进行字符串匹配‌：

   • 使用构建好的部分匹配表，在文本串中查找模式串。
   • 遇到通配符  ? 时，自动认为匹配成功。

实现代码

下面是一个 Python 实现，展示了如何修改 KMP 算法以支持通配符  ?：

pythonCopy Codedef build_lps_with_wildcard(pattern):
    lps = [0] * len(pattern)
    length = 0  # Length of the previous longest prefix suffix
    i = 1
    while i < len(pattern):        if pattern[i] == pattern[length] or pattern[i] == '?' or pattern[length] == '?':
            length += 1
            lps[i] = length
            i += 1
        else:            if length != 0:
                length = lps[length - 1]            else:
                lps[i] = 0
                i += 1
    return lpsdef kmp_search_with_wildcard(text, pattern):
    lps = build_lps_with_wildcard(pattern)
    i = 0  # Index for text
    j = 0  # Index for pattern
    results = []    while i < len(text):        if pattern[j] == text[i] or pattern[j] == '?':
            i += 1
            j += 1
        if j == len(pattern):
            results.append(i - j)
            j = lps[j - 1]        elif i < len(text) and pattern[j] != text[i]:            if j != 0:
                j = lps[j - 1]            else:
                i += 1
    return results# 示例用法text = "ababcabcabababd"pattern = "ab?d"matches = kmp_search_with_wildcard(text, pattern)print("Pattern found at indices:", matches)

代码说明

• ‌ build_lps_with_wildcard 函数‌：构建部分匹配表，考虑了通配符  ? 的匹配特性。
• ‌ kmp_search_with_wildcard 函数‌：在文本串中查找模式串，使用部分匹配表来优化匹配过程。
• ‌ 通配符处理‌：在比较字符时，如果模式串的字符是  ?，则自动认为匹配成功。

通过这种方式，我们可以在 KMP 算法中有效地支持通配符  ? 的匹配。

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