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字符串匹配(BF算法 +KMP算法)

C/C++/C# 更新时间: 发布时间: IT归档 最新发布 模块sitemap 名妆网 法律咨询 聚返吧 英语巴士网 伯小乐 网商动力

字符串匹配(BF算法 +KMP算法)

子串的定位操作通常称做申的模式匹配(其中T称为模式串),是各种串处理系统中
最重要的操作之一,字符串匹配的过程就是输入两个字符串,判断第二个字符串T(又称为模式串)是否为第一个字符串S的子串,若是,返回子串在S中的下标

(以下均由C语言实现)

BF算法: 基本思想:

BF算法,又称Brute Force暴力算法,从主串S的第一个字符开始和模式T的第一个字符进行比较,若相等,则继续比较两者的后续宇符;否则,从主串S的第二个宇符开始和模式T的第一个字符进行比较,重复上述过程,直到T中的字符全部比较完毕,则说明本趟匹配成功;或S中字符全部比较完,则说明匹配失败。

可以参考下下图:(参考懒猫老师《数据结构》相关课程笔记)

 即每一次匹配失败以后,指向主串的i向后移动一位,而指向模式串T的j总是回到串首,重新进行判断

代码实现:

(这里我用了两种有些区别的方法实现了BF算法)

#include 
#include 
#include 

int isSubstring_BF(char*S,char*T){//这是BF算法的第一种实现
	int i,j,temp;
	if(strlen(S)=strlen(S))//不相等或主串剩余长度小于子串
			break;
			else{
				temp++;
			}
		}
		if(j==strlen(T))
		return temp;
	}
	return -1;
}

int isSubstring_BF1(char*S,char*T){//这是BF算法的第二种实现
	int i=0,j=0,start=0;
	while(S[i]!=''&&T[j]!=''){
		if(S[i]==T[j]){
			i++;
			j++;
		}else{
			start++;
			i=start;
			j=0;
		}
	}
	if(T[j]=='')
	return start;
	else
	return -1;
}


main(){
	char S[50],T[50];
//	while(1){
	printf("请输入第一个字符串S:");
	scanf("%s",S);
	printf("请输入第二个字符串T:");
	scanf("%s",T);
	if(isSubstring_BF1(S,T)!=-1)
	printf("T是S的子串!n");
	else
	printf("T不是S的子串!n");
//}
}
KMP算法: 基本思想:

KMP算法为了减少匹配的次数,采用了一种新的思路。先简单的来说,在KMP算法中,当匹配失败时,i不会移动,只将j进行移动,j移动的方法在下面会解释;i唯一移动的方法是,发现i指向的元素和j指向的首元素都不相同,则将i向后移动一位。

过程简述:

由下面可以发现,匹配成功时,i,j均移动;匹配失败时,例如主串S和模式串T在下标6号位失配,那下一步要怎么移动呢?

通过观察可以发现模式串T中前缀和后缀存在一个长度为2的相同的部分

对于D主串来说,已经验证过了黄框中的ab和T串中后缀的ab相同,而T前缀中也含有相同部分,那么,下一步,可以直接跳过T中相同的前缀部分,直接向后寻找

 这里补充一下:

前缀:包含首字母,不包含尾字母的所有子串

后缀:包含尾字母,不包含首字母的所有子串

与BF算法的做法不同,KMP算法跳过T中相同的前缀部分,则下一步是:

移动位数 = 模式串T已匹配的字符数 - 失配位置前的最长前缀匹配字符数

 

 当然,如果模式串D中没有相同的前后缀,那寻找的方式就和BF相同了

那么,怎么让模式串T中的j准确的找到该回溯到的位置呢?这里引入一个新的数组,叫前缀表,即next[]:

下标与模式串T下标一致,数组中的元素是该位置之前最长的匹配前缀,(匹配指的是前后缀相同)

计算next数组的方法:

 可以这样理解,因为next[]仅仅是基于模式串T形成的数组,所以并不知道在哪个位置会和S失配,所以要计算出在每一个位置失配时,j要返回的位置

以下图为例: (下划线为相同的对应前后缀)

next数组生成函数:

void getNext(char*T,int*next){//前缀表
	int j=-1;//前缀
	int i=0;//后缀
	next[0]=-1;
	int len=strlen(T);
	while(i 

和上面应用的是一个原理

 完整代码:
#include 
#include 
#include 
int isSubstring_KMP(char*S,char*T){
	int i=0,j=0,start=0;
    int len1=strlen(S);
    int len2=strlen(T);
	int next[len2];
	getNext(T,next);//给前缀表赋值
//	printf("%d %dn",strlen(S),strlen(T));
	while(i 

补充:这里可以对next[]前缀表进行优化,例如:

S串:aaabaaaab

T串:aaaab

前缀表next:-1 0 1 2 3

优化后nextval:-1 -1 -1 -1 3

按照上面的next函数求得前缀表后,当比较T和S串时,在第四个位置a和b失配,由next[j]的指示还需进行i=4,j=2;i=4,j=1;i=4,j=0这三次比较,实际上,因为模式串T中1,2,3个字符和第4个字符都相等,因此不需要再和主串中第4个字符相比较,可以直接滑动4个字符。

那该如何实现呢?

如果在前缀表函数中加一个判断,如果串中有连续的元素,就把上一个字符位置找到的最长前缀值再赋一遍就可以了

代码实现:

void get_nextval(char*T,int*nextval){//前缀表
	int j=-1;//前缀
	int i=0;//后缀
	nextval[0]=-1;
	int len=strlen(T);
	while(i 

 初学小白,有错误欢迎指正喔!~

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