如何實現高效地字串匹配 KMP演算法

2021-09-29 23:25:08 字數 3097 閱讀 8944

kmp演算法是一種判斷字串中是否含有特定子串的優化演算法,效率比暴力搜尋高出許多,是乙個值得學習的演算法。

其中,最關鍵的一步就是根據子串部分匹配表來加快搜尋速度。

2.重複第一步,還是不符合,再後移

3.一直重複,直到str1有乙個字元與str2的第乙個字元符合為止

4.接著比較字串和搜尋詞的下乙個字元,還是符合。

5.遇到str1有乙個字元與str2對應的字元不符合。

7.怎麼做到把剛剛重複的步驟省略掉?可以對str2計算出一張《部分匹配表》,這張表的產生在後面介紹

8.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 6 - 2 等於4,所以將搜尋詞向後移動 4 位。

10.因為空格與a不匹配,繼續後移一位。

11.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。

13.介紹《部分匹配表》怎麼產生的

先介紹字首,字尾是什麼

「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,

-」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。

14.」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。

到此kmp演算法思想分析完畢!

def

kmp(str1, str2)

:"""

kmp演算法:判斷str1是否存在子串str2

:param str1:

:param str2:

:return:

"""# 子串str2的部分匹配表

match =[0

] prefix =

for i in

range(1

,len

(str2)):

:i])

# 補充字首

# 判斷字首與字尾最長的共有元素的長度

length =

0for m in

range(1

, i+1)

:if str2[m:i+1]

in prefix:

if length < i +

1- m:

length = i +

1- m

print

(match)

i1 =

0while

true

:if i1 >

len(str1)-1

:break

substr =

''for s1, s2 in

zip(str1[i1:

], str2)

:if s1 != s2:

break

else

: substr += s1

iflen(substr)

==len

(str2)

:return i1

elif substr =='':

i1 +=

1else

:# 這裡時最關鍵的優化:移動位數 = 已匹配的字元數 - 對應的部分匹配值

i1 +=

len(substr)

- match[

len(substr)-1

]return-1

if __name__ ==

'__main__'

:print

(kmp(

'bbc abcdab abcdabcdabde'

,'abcdabd'

))

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