KMP演算法的一點學習筆記

2021-09-02 07:18:52 字數 2358 閱讀 8540

(假設各位不會什麼字串雜湊)

對於子串查詢這類問題,如果我單純詢問乙個字串s1中出現了多少次s2,暴力方法很好想,直接固定起點向後列舉,如果在跳到長度為s2之前就出現不同點,那麼這個起點就不行,起點向右挪一位,重複這個操作直到跑到(s2-s1+1)的位置。

但這個演算法的複雜度非常高,最高可達到o(nm),顯然無法解決n>=1000的時候的情況,所以就有了kmp演算法。

首先看一看下面這個字串:

如果我們要在另乙個字串裡尋找這個字串是否出現過,假設我們現在按照暴力的做法去尋找出現了這種情況:

當匹配到acacd的時候,很明顯就咕咕了,這個時候按照暴力的思路會直接從cacd....開始找,但如果讓我們來進行下一步操作,我們會選擇從acdslf.....開始下一次匹配,因為我們很容易發現對於匹配失敗前的字串acac,字首ac與字尾ac是相同的!所以我們可以直接從第二個a的位置開始下一次匹配,就是這樣:

所以根據這個性質,我們可以減少一些無用的移動,從而降低複雜度。

kmp演算法步驟如下:

1.定義nxt陣列:nxt[i]表示對於匹配字串的[0~i]位,其相同字首和字尾的最大長度。還是以上面那張圖為例:

對於這個字串,nxt陣列儲存的分別就是"a","ac","aca","acac","acaca","acacac","acacacd","acacacde"的相同字首和字尾的最大長度,分別就是0(""),0(""),1("a"),2("ac"),3("aca"),4("acac"),0(""),0("")。

所以在匹配的時候,如果在s2第i位匹配失敗,那麼下一次就可以從當前位置pos+nxt[i]的地方開始匹配。

2.考慮匹配時如何找到當前點對應的最長匹配長度。

如果我們知道了前乙個位置的nxt值,那麼我們如何得到當前位置的nxt呢?用上面那個例子:

如果我們現在知道了第二個a的最長匹配為3,現在要求第二個c。

發現當前位置與匹配串的3+1位相同,c的最長匹配就為3+1=4。

然後匹配d,發現與4+1位匹配失敗,怎麼辦?

直接跳nxt啦~

為什麼呢?

因為acacd和acaca前四位是相同的,所以既然四位不行,那麼就看最長相同字首和字尾可不可以啦~

但是發現ac(acd)和(aca)ca並不匹配(看括號內的部分)。

所以再跳nxt!

然後就跳到0了。。。而且跳到0後d和a也不匹配,所以d這個位置最長匹配長度為0。

以此類推即可!

所以匹配部分就完了!

3.那麼問題來了,如何去求nxt陣列呢?

還是利用類似的思想,如果我們知道了i-1的nxt值,我們如何求i的nxt值呢?

首先,當前位置最佳情況的nxt值就是nxt[i-1]+1,所以先copy下nxt[i-1]。

如上,如果我們已經求得acaca的nxt為3,如何求acacac呢?

發現當前位置=s[nxt[i-1]+1],所以當前位置的nxt直接求得為nxt[i-1]+1。

然後求acacacd的nxt。

發現d與s[nxt[i-1]+1]=a不相等,所以跳nxt[i-1]的nxt。

相信很多人會一臉懵逼,為什麼?(反正之前我是打死沒看懂然後突然天空一聲巨響思路一下豁然貫通)

首先再看一下nxt陣列的定義:最長相同字首和字尾的長度。所以我們要在當前位置前加上那麼一段長度為x的字元,使s[1~x+1](當然會因為題目實際情況改一下下標,這裡為了方便就用1作為起始下標)與這段字元相同,當然我們希望越長越好,所以我們會從前一位的nxt再跳nxt,因為加的一段字元既是前面字串的字首也為其字尾,所以最大的即為前一位的nxt,第二小的即為前一位的nxt的nxt啦,這樣一直判一直判就可以得到最大的長度了。

好吧可能寫的有點模糊如果不懂歡迎提問,我會解答!

然後貼**,例題洛谷模板

#includeusing namespace std;

const int maxn=1e6+10;

char s1[maxn],s2[maxn];

int len1,len2;

int tot;

int nxt[maxn];

void calc_nxt()

if(s2[k+1]==s2[q])

k++;

nxt[q]=k; }}

void kmp()

}int main()

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