linux伺服器開發(一) KMP演算法

2021-09-29 17:17:48 字數 1791 閱讀 3918

這個演算法的目標是實現字串查詢功能,解決了字串查詢中匹配失敗後回溯重新匹配的問題。

目標:在 abbaabbaaba字串中找到 abbaaba 。

甲(data):abbaabbaaba

乙(pattern):abbaaba

傳統的暴力求解:甲從頭開始與乙一一比較,發現第 7 個字元不匹配。甲會回退到自己的第 2 個字元,乙則回退到自己的開頭,然後兩人開始重新比較。然後 不匹配,回退,不匹配,回退,……

kmp的核心思想:甲不回退,只進行乙回退。那麼,乙需要回退多少才能保證甲即使不回退,甲之前位置的字元與乙就匹配呢?這時候就需要引入最大公共元素單元長度這個概念了。下面的**簡述了最大公共元素單元長度的計算方式。

pattern最大公共元素單元:

長字串的最大公共元素是在短子字串的最大公共元素基礎上增加的,如 a, ab, abc, abca ....

這個結論很重要,後面乙回退的位置都是子字串的最大公共元素所處於的偏移位置。

所有最大公共元素單元長度組成的資料就是我們需要的next陣列,那怎麼求呢?

next陣列中第n個位置儲存的是長度為n的字串中的最大公共元素單元長度。

為什麼k縮小公式為 k=next[k-1] ?

其實本質上就是找k公共子串以外的其他公共子串,最長的不行,挑短的試試。

之所以是next[k-1],是因為 next[k-1]的最長公共子串,同樣也是pattern[k]的公共子串,只是不是最長的而已。(根據對稱性很容易得到)而pattern[k-1] pattern[k-2]這些並不是pattern[k]的公共子串。

構造next陣列

void make_next(char *pattern, int *next)

next[q] = k;}}

kmp演算法kmp的過程非常接近next的求取過程,不過會將next提前算好。data資料每次移後乙個位置,然後遍歷next去進行匹配,不過這兒的next遍歷的步長不是1,也不是固定的 ,而是當前pattern[j]字串最大公共子串位置,也就是 j = next[j-1]。

為什麼這麼選,上面也有說了,next[j-1]位置的公共子串也是pattern[j]的公共子串,只不過長度短了些。而pattern[j-1] pattern[j-2]這些並不是pattern[j]的公共子串。

int kmp(char *data, char *pattern)

int next[100] = ;

make_next(pattern, next);

for (i = 0, j = 0; i < n; i++)

if (j == m)

break;

}if (j == m)

return i-m+1;

else

return -1;

}

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