字符串匹配问题(BF,KMP)

x33g5p2x  于2021-10-04 转载在 其他  
字(2.5k)|赞(0)|评价(0)|浏览(80)

BF算法

BF的全称为Brute Force,所以BF算法又叫做暴力算法。下面我们来看看BF算法解决字符串匹配问题的一个例子,相信看完之后,BF算法解决此问题中的难点你就明白了。

其实BF算法解决字符串匹配问题是很简单的,比较让人难以理解的就是他的返回值i-j+1和为什么最后打印i-j,在图中已经将此问题说的很清楚了。

代码实现

#include<iostream>
#include<assert.h>
#include<string.h>
using namespace std;

int BF(char* str, char *sub)   //str表示主串,sub表示子串
{
	assert(str != NULL&&sub != NULL);
    
	int lenstr = strlen(str);
	int lensub = strlen(sub);

	int i = 0, j = 0;
	while (i < lenstr&&j < lensub)
	{
		if (str[i] == sub[j])
		{
			i++;
			j++;
		}
		else
		{
			i = i - j + 1;  //表示匹配不成功后i要返回的位置,不懂的可以看下面的图
			j = 0;  //j则返回到起始位置
		}
	}
	if (j >= lensub)   //此时说明匹配成功
	{
		return i - j; //返回匹配成功的起始下标
	}
	return -1; //没有匹配成功
}

int main()
{
	printf("%d\n", BF("ababababcd", "abcd"));  //6
	printf("%d\n", BF("ababababcd", "abcdf")); //-1
	printf("%d\n", BF("ababababcd", "ab"));//0
	return 0;
}

时间复杂度:O(M/*N) M和N分别为主串和子串的长度。

我们发现如果数据量一大,那么这个算法十分的低效,那有没有更加高效的算法了?当然是有的,下面我们来看看KMP算法。

KMP算法

这儿我们主要讲解KMP算法最核心也是最主要的部分,next数组的如何形成。 至于KMP算法的基础部分B站或者博客上有许多对它的讲解,这儿博主就不在讲解了,不懂的小伙伴可以去网上自己学习下。

核心创建next数组

void Creatnext(char* sub, int *next, int lensub)
{
	next[0] = -1;
	next[1] = 0;
	int i = 2;
	int k = 0;
	while (i < lensub)
	{
		if (k == -1 || sub[i - 1] == sub[k])
		{
			next[i] = k+1;	
			i++;
			k++;
		}
		else
		{
			k = next[k];
		}
	}
}

注意:
1.这里我们是从头开始求的,并不知道next[2]等于什么,所以我们要利用此时的条件,我们知道了next[1]为多少,也就是i的前一个next是多少,所以只要有sub[i-1]=sub[k],我们就可以退出next[i]=k+1。这个很抽象,最好要结合画图去理解。
2.记录完一个位置的next之后,就要i去记录下一个位置的next,k也要,因为这个时候你回退的位置也发生了变化,而且有个规律,k每次增加最多只能增加1,但是减少就不一定了。
3.k==-1要处理下,这时说明回退到-1这个位置都没有找到一样的,之后仍然要进行if括号里面的代码。
4.k=next[k],表示回退时的位置与sub[i-1]不一样就一直回退,直到回退到k==-1。

剩余的代码部分其实和BF算法差不多。下面来看看完整的代码。

完整代码

#include<iostream>
#include<assert.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
using namespace std;

void Creatnext(char* sub, int *next, int lensub)
{
	next[0] = -1;
	next[1] = 0;
	int i = 2;
	int k = 0;
	while (i < lensub)
	{
		if (k == -1 || sub[i - 1] == sub[k])
		{
			next[i] = k+1;	
			i++;
			k++;
		}
		else
		{
			k = next[k];
		}
	}
}

int KMP(char* str, char* sub)
{
	assert(str != NULL&&sub != NULL);
	int lenstr = strlen(str);
	int lensub = strlen(sub);
	/*if (pos<0 || pos>lenstr) { return -1; }*/

	int* next = (int *)malloc(sizeof(int)*lensub);
	if (next == NULL)
	{
		printf("malloc failed\n");
		exit(-1);
	}

	Creatnext(sub, next, lensub);

	int i = 0;
	int j = 0;
	while (i<lenstr&&j<lensub)
	{
		if (j==-1||str[i] == sub[j])
		{
			i++;
			j++;
		}
		else
		{
			j = next[j];
		}
	}
	if (j >= lensub)
	{
		return i - j;
	}
	return -1;
}
int main()
{
	printf("%d\n", KMP("ababababcd", "abcd"));  //6
	printf("%d\n", KMP("ababababcd", "abcdf")); //-1
	printf("%d\n", KMP("ababababcd", "ab"));//0
	return 0;
}

这篇文章知识博主目前对KMP算法的浅薄认识,相信随着日后的学习,一定会对它有更深刻的理解。日后如果有什么所想,也会添加到此文章中。

相关文章

最新文章

更多