KMP演算法及python實現

2022-06-30 15:12:11 字數 2555 閱讀 5491

knuth-morris-pratt(kmp)演算法是解決字串匹配問題的經典演算法,下面通過乙個例子來演示一下:

給定字串"bbc abcdab abcdabcdabde",檢查裡面是否包含另乙個字串"abcdabd"。

從頭開始依次匹配字元,如果不匹配就跳到下乙個字元

直到發現匹配字元,然後經過乙個內迴圈嚴查字串是否匹配

發現最後乙個d不匹配,下面就該思考應該把字串向右移動多少個位置呢?傳統做法可能是移動一格,kmp演算法就創新在這裡。kmp演算法通過查詢乙個partial match table(表記憶體有字串資訊),然後計算出需要移動的步數,這個表後面會介紹怎麼來的。

這裡我們看到d前面是b,查表得到第二個b對應的是2,所以 移動數 = 已匹配字元數 - 查表所得數 也就是 6 - 2 = 4, 需要向右移動四格。

下面也是重複這個步驟

直到發現匹配或者字元長度超出(未發現匹配)。

那麼這個查詢的表是怎麼來的呢?仍然以"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。

def partial_table(p):

'''''partial_table("abcdabd") -> [0, 0, 0, 0, 1, 2, 0]'''

prefix = set()

res = [0]

for i in range(1, len(p)):

prefix.add(p[:i])

postfix =

#print(p[:i+1],prefix,postfix,prefix & postfix or )

return res

def kmp_match(s, p):

m = len(s);

n = len(p)

cur = 0 # 起始指標cur

table = partial_table(p)

while cur <= m - n: #只去匹配前m-n個

for i in range(n):

if s[i + cur] != p[i]:

cur += max(i - table[i - 1], 1) # 有了部分匹配表,我們不只是單純的1位1位往右移,可以一次移動多位

break

else:

return true # loop從 break 中退出時,else 部分不執行。

return false

print partial_table1("abcdabd")

print kmp_match("bbc abcdab abcdabcdabde", "abcdabd")

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