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  • KMP算法

    KMP算法

    KMP算法是一种改进的字符串匹配算法,由D.E.Knuth,J.H.Morris和V.R.Pratt提出的,因此人们称它为克努特—莫里斯—普拉特操作(简称KMP算法)。KMP算法的核心是利用匹配失败后的信息,尽量减少模式串与主串的匹配次数以达到快速匹配的目的。具体实现就是通过一个next()函数实现,函数本身包含了模式串的局部匹配信息。KMP算法的时间复杂度O(m+n)

    原理

    示例图

    匹配模式串会生成next数组,其中next[i],表示匹配模式串i位置的字符和文本串不匹配时,需要重新回退到next[i]的位置,继续和文本串进行匹配

    如图,需要匹配的字符串是BBCABCDABABCDABCDABDE, 匹配模式串ABCDABD,比较到D时,和文本串不匹配,则回退到下标2,开始重新匹配,而文本串的下标不需要回退,重而节省比较次数。

    next数组构建

    next数组的使用含义,上部分已经说明,即匹配模式串i位置的字符和文本串不匹配时,需要重新回退到next[i]的位置,重新进行比较。因此可以理解

    next[i]=j表示i下标之前存在[i-j+1,i)[0,j)的相同字符,这样才能回退到j的位置,继续和文本串比较

    回退原理

    利用动态规划的观点看,如何求解next数组

    定义next[I]=j表示i下标之前存在[i-j+1,i)[0,j)的相同字符,则next[i+1]的求解

    • p[I] == p[j]next[I+1]=j+1,即[i-j+1,i+1)[0,j+1)的相同字符
    • p[I]!=p[j]next[I+1]=next[j],即用j可以回退的位置来求I+1可以回退的位置
    • 边界条件,next[0]=-1,下标0不可能再回退了,因此定义一个不可能的值-1

    代码

    func GetNext(p string) []int {
    	pl := len(p)
    	j := -1
    	i := 0
    	ret := make([]int, pl)
    	ret[0] = -1
    	for i < pl-1 {
    		if j == -1 || p[i] == p[j] {
    			j++
    			i++
    			ret[i] = j
    		} else {
    			j = ret[j]
    		}
    	}
    	return ret
    }
    
    //优化版本
    func GetNext2(p string) []int {
    	pl := len(p)
    	j := -1
    	i := 0
    	ret := make([]int, pl)
    	ret[0] = -1
    	for i < pl-1 {
    		if j == -1 || p[i] == p[j] {
    			j++
    			i++
    			if p[i] != p[j] { //在使用时,i位置的字符已经和要匹配的文本字符已经不一致了,所以回退到j后,肯定还是要回退,所以有这个改动
    				ret[i] = j
    			} else {
    				ret[i] = ret[j]
    			}
    		} else {
    			j = ret[j]
    		}
    	}
    	return ret
    }
    

    算法使用

    type KMPer struct {
    	Next []int
    }
    func (k *KMPer) GetNext(p string) {
    	k.Next = GetNext2(p)
    }
    func (k *KMPer)KMP(s string, p string) bool {
    	i, j := 0, 0
    	for i < len(s) && j < len(p) {
    		if j == -1 || s[i] == p[j] {
    			i++
    			j++
    		} else {
    			j = k.Next[j]
    		}
    	}
    	if j != len(p) {
    		return false
    	}
    	return true
    }
    

    参考

    1. 字符串匹配的KMP算法
    2. KMP算法详解
    3. 百度百科
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/weiweng/p/12993678.html
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