KMP字串匹配演算法 用最容易理解的方式描述

2021-07-03 22:04:15 字數 3115 閱讀 8354

看了資料結構書上對於快速模式匹配演算法kmp的介紹,感覺雲裡霧裡。本文根據自己理解,並查資料整理了一種非常清晰簡單的字串匹配演算法,並給予實現,自詡原創吧。

字串匹配是我們經常要用到的一種演算法,與普通的匹配演算法相比kmp演算法效率更高,時間複雜度為o(m+n)。下面給予詳細講解:

設原字串為「bbc abcdab abcdabcdabde」,待匹配字串為「abcdabd」。

首先,字串」bbc abcdab abcdabcdabde」的第乙個字元與搜尋詞」abcdabd」的第乙個字元,進行比較。因為b與a不匹配,所以搜尋詞後移一位。

因為b與a不匹配,搜尋詞再往後移。

就這樣,直到字串有乙個字元,與搜尋詞的第乙個字元相同為止。

接著比較字串和搜尋詞的下乙個字元,還是相同。

直到字串有乙個字元,與搜尋詞對應的字元不相同為止。

這時,最自然的反應是,將搜尋詞整個後移一位,再從頭逐個比較。這樣做雖然可行,但是效率很差,因為你要把」搜尋位置」移到已經比較過的位置,重比一遍。

而怎麼記錄這個已知的資訊呢,聰明的人使用了一張」部分匹配表」來記錄已有的資訊。如何產生這張表,稍後解釋。

這就是一張部分匹配表。先說一下,部分匹配值,是根據字串字首和字尾算出來的。

已知空格與d不匹配時,前面六個字元」abcdab」是匹配的。查表可知,最後乙個匹配字元b對應的」部分匹配值」為2,因此按照下面的公式算出向後移動的位數:移動位數 = 已匹配的字元數 - 對應的部分匹配值

因為空格與a不匹配,繼續後移一位。

逐位比較,直到發現c與d不匹配。於是,移動位數 = 6 - 2,繼續將搜尋詞向後移動4位。

下面介紹《部分匹配表》是如何產生的。

首先,要了解兩個概念:」字首」和」字尾」。 「字首」指除了最後乙個字元以外,乙個字串的全部頭部組合;」字尾」指除了第乙個字元以外,乙個字串的全部尾部組合。

「部分匹配值」就是」字首」和」字尾」的最長的共有元素的長度。以」abcdabd」為例,計算部分匹配值:

-「a」的字首和字尾都為空集,共有元素的長度為0;

-「ab」的字首為[a],字尾為[b],共有元素的長度為0;

-「abc」的字首為[a, ab],字尾為[bc, c],共有元素的長度0;

-「abcd」的字首為[a, ab, abc],字尾為[bcd, cd, d],共有元素的長度為0;

-「abcda」的字首為[a, ab, abc, abcd],字尾為[bcda, cda, da, a],共有元素為」a」,長度為1;

-「abcdab」的字首為[a, ab, abc, abcd, abcda],字尾為[bcdab, cdab, dab, ab, b],共有元素為」ab」,長度為2;

-「abcdabd」的字首為[a, ab, abc, abcd, abcda, abcdab],字尾為[bcdabd, cdabd, dabd, abd, bd, d],共有元素的長度為0。

部分匹配」的實質是,有時候,字串頭部和尾部會有重複。比如,」abcdab」之中有兩個」ab」,那麼它的」部分匹配值」就是2(」ab」的長度)。搜尋詞移動的時候,第乙個」ab」向後移動4位(字串長度-部分匹配值),就可以來到第二個」ab」的位置。

如果這6個已匹配的字元中沒有部分匹配值,說明這幾個字元都不能再和現有字元成功匹配了,所以指標直接移動到這幾個字元的後面。

首先計算出部分匹配表,再進行匹配

void get_match_table(const

char* p, int* next) }

void kmp_match(char *text, char *p, int *next)

} }

測試**:

int     next[101], n;  

char *p = "abcdabd";

char *text = "bbc abcdab abcdabcdabde";

get_match_table(p,next);

kmp_match(text, p, next);

這裡又發現了乙個比上面更快一點的演算法:

//更高效的方法,首先與第一字元比,直到匹配。。。

void get_match_table2(const

char* p, int* next)

else

}}int kmp_match2(char *text, char *p, int *next)

else

}if (j == np)

return i - np;

else

return -1;

}

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