字串匹配查詢之KMP

2021-04-16 11:01:21 字數 1491 閱讀 4278

在c/c++語言程式設計過程中,一般的字串搜尋操作都是通過標準庫的strstr()函式來完成的,這在通常的情況下,因為字串的搜尋操作不多,並不會產生效率問題。實際上,這個函式的時間複雜度不容樂觀。如果要從長度為n的字串中查詢長度為m的子字串,那麼這個strstr()函式的最壞時間複雜度為o(n*m),可見,隨著子字串長度m的增大,strstr()函式的時間複雜度也相應地成倍增加,有沒有更加高效的演算法呢?

kmp(knuth-morris-pratt)演算法通過預先計算模式字串中相應字元處的回溯索引,避免了模式匹配時不必要的回溯操作,從而提高了效率,將時間複雜度變成了o(m+n)。至於更加詳細的內容,請教google老師是個不錯的主義,其中「kmp演算法詳解」這篇文章講解的比較透徹,值得一看。

kmp演算法因為要儲存每個字元的回溯索引,所以空間複雜度會略微有所增加

sizeof(idx)*length(pattern)

另外,當n比較小時,建立回溯索引所引入的o(m)個時間複雜度也許並不輕鬆。這些條件致使kmp演算法適用於n和m都比較大,且字串搜尋操作比較頻繁的環境,例如:網路入侵檢測系統和qos系統等。

實際上linux 2.6版核心從2.6.14開始就引入了名為string的iptables匹配(match)模組,他提供有kmp、bm(boyer-moore)和f**(finite state machine)演算法,可以實現基於關鍵字的網路過濾。

在學習這個演算法的過程中,將linux核心中的實現**搬到了使用者空間:

#include

#include

#include

#include

void kmp_init(const char *patn, int len, int *next)

}int kmp_find(const char *text, int text_len, const char *patn,

int patn_len, int *next)

return -1;

}int main(int argc, char *argv)

next = calloc(strlen(argv[2]), sizeof(int));

kmp_init(argv[2], strlen(argv[2]), next);

printf("next array:/n");

for (i = 0; i < len; i ++)

printf("/t%c", argv[2][i]);

printf("/n");

for (i = 0; i < len; i ++)

printf("/t%d", next[i]);

printf("/n");

pos = kmp_find(argv[1], strlen(argv[1]), argv[2], strlen(argv[2]),

next);

printf("find result:/n");

if (pos < 0) else

return 0;

}

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