KMP算法

傷城~ 2021-07-24 18:29 688阅读 0赞

一 KMP算法介绍

1 KMP是一个解决模式串在文本串是否出现过,如果出现过,求算出现的位置的经典算法。

2 Knuth-Morris-Pratt 字符串查找算法,简称为”KMP算法”,常用于在一个文本串S内查找一个模式串P 的出现位置,这个算法由Donald Knuth、Vaughan Pratt、James H. Morris三人于1977年联合发表,故取这3人的姓氏命名此算法。

3 KMP算法就利用之前判断过信息,通过一个next数组,保存模式串中前后最长公共子序列的长度,每次回溯时,通过next数组找到前面匹配过的位置,省去了大量的计算时间。

4 参考资料:https://www.cnblogs.com/ZuoAndFutureGirl/p/9028287.html

二 部分匹配表

1 字符串的前缀和后缀

20210329162638255.png

2 部分匹配表生成过程

“部分匹配值”就是”前缀”和”后缀”的最长的共有元素的长度。以”ABCDABD”为例,

“A”的前缀和后缀都为空集,共有元素的长度为0。

“AB”的前缀为[A],后缀为[B],共有元素的长度为0。

“ABC”的前缀为[A, AB],后缀为[BC, C],共有元素的长度0。

“ABCD”的前缀为[A, AB, ABC],后缀为[BCD, CD, D],共有元素的长度为0。

“ABCDA”的前缀为[A, AB, ABC, ABCD],后缀为[BCDA, CDA, DA, A],共有元素为”A”,共有元素长度为1。

“ABCDAB”的前缀为[A, AB, ABC, ABCD, ABCDA],后缀为[BCDAB, CDAB, DAB, AB, B],共有元素为”AB”,共有元素长度为2。

“ABCDABD”的前缀为[A, AB, ABC, ABCD, ABCDA, ABCDAB],后缀为[BCDABD, CDABD, DABD, ABD, BD, D],共有元素的长度为0。

20210329162638234.png

3 部分匹配的实质

“部分匹配”的实质是,有时候,字符串头部和尾部会有重复。比如,”ABCDAB”之中有两个”AB”,那么它的”部分匹配值”就是2(”AB”的长度)。搜索词移动的时候,第一个”AB”向后移动 4 位(字符串长度-部分匹配值),就可以来到第二个”AB”的位置。

三 KMP算法

KVM算法就是基于部分匹配表来实现的。

有一个字符串 Str1 = “BBC ABCDAB ABCDABCDABDE”,判断,里面是否包含另一个字符串 Str2 = “ABCDABD”?

1 首先,用Str1的第一个字符和Str2的第一个字符去比较,不符合,关键词向后移动一位。

20210329162638249.png

2 重复第一步,还是不符合,关键词再后移。

20210329162638277.png

3 一直重复移动关键词,直到Str1有一个字符与Str2的第一个字符匹配为止。

20210329162638303.png

4 接着比较字符串和搜索词的下一个字符,还是匹配。

20210329162638246.png

5 继续比较Str1和Str2,直到Str1有一个字符与Str2对应的字符不符合。

20210329162638265.png

6 这时候,想到的是继续遍历Str1的下一个字符,重复第1步,通过暴力匹配实现。其实是很不明智的,因为此时BCD已经比较过了,没有必要再做重复的工作,一个基本事实是,当空格与D不匹配时,你其实知道前面六个字符是”ABCDAB”。KMP 算法的想法是,设法利用这个已知信息,不要把”搜索位置”移回已经比较过的位置,继续把它向后移,这样就提高了效率。

20210329162638165.png

7 怎么做到把刚刚重复的步骤省略掉呢?可以对Str2计算出一张”部分匹配表”,这张表的产生见前面的介绍。

20210329162638312.png

8 完成第5步时,此时空格与D不匹配了,前面六个字符”ABCDAB”是匹配的。查上表可知,最后一个匹配字符B对应的”部分匹配值”为2,因此按照下面的公式算出搜索词向后移动的位数。

移动位数 = 已匹配的字符数 - 对应的部分匹配值

6 - 2 = 4,所以将搜索词向后移动 4 位。

20210329162638236.png

9 对上图进行字符串逐个字符比较,发现空格与C不匹配,搜索词还要继续往后移。这时,已匹配的字符数为2(”AB”),对应的”部分匹配值”为0。所以,移动位数 = 2 - 0 = 2,于是将搜索词向后移 2 位。

20210329162638272.png

10 上图中,空格与A不匹配,关键词继续后移一位。

20210329162638205.png

11 对上图进行字符串逐个字符比较,一直到C与D不匹配。于是,移动位数 = 6 - 2 = 4,继续将搜索词向后移动 4 位。

20210329162638266.png

12 对上图进行字符串逐个字符比较,直到搜索词的最后一位,发现完全匹配,于是搜索完成。如果还要继续搜索,即找出全部匹配,需要移动位数 = 7 - 0,再将搜索词向后移动 7 位,这里就不再重复了。

发表评论

表情:
评论列表 (有 0 条评论,688人围观)

还没有评论,来说两句吧...

相关阅读

    相关 KMP算法

    1.原始的字符串匹配方法 算法基本思想:从主串S的第pos个字符起和模式的第一个字符比较之,若相等,则继续逐个比较后续字符;否则从主串的下一个字符起再重新和模式的字符比较

    相关 KMP算法

    kmp算法又称“看毛片”算法,是一个效率非常高的字符串匹配算法。不过由于其难以理解,所以在很长的一段时间内一直没有搞懂。虽然网上有很多资料,但是鲜见好的博客能简单明了地将其讲清

    相关 KMP算法

    1. KMP算法 1.1 定义     Knuth-Morris-Pratt 字符串查找算法,简称为 “KMP算法”,常用于在一个文本串S内查找一个模式串P 的出现

    相关 KMP算法

    核心:1.当遇到不可匹配的字符的时候,我们希望找到一些规律,可以将搜索串往后多滑动几位    2.构建《部分匹配表》 下面链接是阮大神的见解,写的非常棒!    [字符串

    相关 Kmp算法

    举例来说,有一个字符串"BBC ABCDAB ABCDABCDABDE",我想知道,里面是否包含另一个字符串"ABCDABD"? ![bg2013050101.jpg][]

    相关 KMP算法

    KMP算法的思想是 主串S 和模式串W,判断W是否匹配S 如果主串S在i位置与W串在j位置出现不匹配的情况的时候,利用已经得到的匹配把W串尽量右移动一段距离。 用伪代码写

    相关 KMP算法

    一 KMP算法介绍 1 KMP是一个解决模式串在文本串是否出现过,如果出现过,求算出现的位置的经典算法。 2 Knuth-Morris-Pratt 字符串查找算法,简称