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BF算法(暴⼒算法)-- 模式匹配算法

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BF算法(暴⼒算法)-- 模式匹配算法

引言

BF算法 的实现过程很 “无脑”,不包含任何技巧,在对数据量大的串进行模式匹配时,算法的效率很低。

暴⼒算法(BF算法)

暴力(BruteForce)算法:是普通的模式匹配算法,BF算法的思想就是将目标串S的第一个字符与模式串T的第一个字符进行匹配,若相等,则继续比较S的第二个字符和T的第二个字符;若不相等,则比较S的第二个字符和T的第一个字符,依次比较下去,直到得出最后的匹配结果。BF算法是一种蛮力算法。

暴力求解法

暴力求解法 : 又名直接带入法(Directly Calculating)它是已知最古老的算法之一,与"直观目测法","心灵感应法"并称世界三大不可思议数学计算法则, 其可追溯至3200年前,古老的埃及人便开始使用象形文字进行复杂的数学演算。

模式匹配算法

模式匹配算法:是数据结构中字符串的⼀种基本运算,给定⼀个⼦串,要求在某个字符串中找出与该⼦串相同的所有⼦串,这就是模式匹配。
⽤途:搜索引擎、拼写检查、语⾔翻译、数据压缩等。

算法思想

普通模式匹配算法,其实现过程没有任何技巧,就是简单粗暴地拿一个串同另一个串中的字符一一比对,得到最终结果。

代码复杂度

该算法最理想的时间复杂度 O(n),n 表示串 A 的长度,即第一次匹配就成功。 BF 算法最坏情况的时间复杂度为 O(n *m),n 为串 A 的长度,m 为串 B 的长度。例如,串 B 为 “0000000001”,而串 A 为 “01”,这种情况下,两个串每次匹配,都必须匹配至串 A 的最末尾才能判断匹配失败,因此运行了 n *m 次。
时间复杂度太高,往往不推荐。

例如,使用普通模式匹配算法判断串 A(“abcac”)是否为串 B(“ababcabacabab”)子串的判断过程如下:
首先,将串 A 与串 B 的首字符对齐,然后逐个判断相对的字符是否相等,如图 1 所示:


图 1 中,由于串 A 与串 B 的第 3 个字符匹配失败,因此需要将串 A 后移一个字符的位置,继续同串 B
匹配,如图 2 所示:


图 1 中,由于串 A 与串 B 的第 3 个字符匹配失败,因此需要将串 A 后移一个字符的位置,继续同串 B 匹配,如图 2 所示:


图 3 中,两串的模式匹配失败,串 A 继续移动,一直移动至图 4 的位置才匹配成功:


由此,串 A 与串 B 以供经历了 6 次匹配的过程才成功,通过整个模式匹配的过程,证明了串 A 是串 B 的子串(串 B 是串 A 的主串)。

BF算法实现(JAVA 语言版)
public static void main(String[] args) {
    String strA ="ababcabcacabacabab";
    String strB ="abcac";
    int lastInde1=strA.lastIndexOf("abcac");//字符串第一个字符最后出现的下标
    if(lastInde1==-1) {
        System.out.println("不存在字符串 "+strB);
    }else {
        System.out.println("字符串"+strB+"最后一次出现的位置:"+lastInde1);
    }
}

String 中 lastIndexOf 源码分析
	
    public int lastIndexOf(int ch) {
        return lastIndexOf(ch, value.length - 1);
    }
    
    public int lastIndexOf(int ch, int fromIndex) {
        //⼀般ch都是从0到0xFFFF
        if (ch < Character.MIN_SUPPLEMENTARY_CODE_POINT) {
            final char[] value = this.value;
            //⽐较fromIndex和字符串最后⼀个字符的索引
            //取较⼩值
            //防⽌fromIndex越界
            int i = Math.min(fromIndex, value.length - 1);
            //从最后⼀个索引位置开始向前查找
            for (; i >= 0; i--) {
                //逐⼀判断相等即返回当前索引
                if (value[i] == ch) {
                    return i;
                }
            }
            //找不到即返回-1
            return -1;
        } else {
            //⽬前不做深究
            return lastIndexOfSupplementary(ch, fromIndex);
        }
    }
    
	/ * @param   source       源字符串的数组.
     * @param   sourceOffset  源字符串的偏移量.
     * @param   sourceCount   源字符串的长度.
     * @param   target       ⼦串的数组.
     * @param   targetOffset ⼦串偏移量.
     * @param   targetCount  ⼦串的长度
     * @param   fromIndex    开始索引的位置
     * @return 返回指定⼦字符串最后⼀次出现的字符串中的索引。
     */
 	static int lastIndexOf(char[] source, int sourceOffset, int sourceCount,
           char[] target, int targetOffset, int targetCount,int fromIndex) {
    	//因为sourceOffset和targetOffset 都为0 
    	//查看源码调⽤此⽅法时的参数都为0
    	//所以最右侧索引位为元字符长度-字串长度
        int rightIndex = sourceCount - targetCount;
        int rightIndex = sourceCount - targetCount;
        //开始索引位置⼩于0则说明找不到
        //因为这是从后⾯往前找的
        if (fromIndex < 0) {
            return -1;
        }
        //因为索引位置⼤于rightIndex肯定找不到
        //所以开始索引位置⼤于rightIndex就从rightIndex查找
        if (fromIndex > rightIndex) {
            fromIndex = rightIndex;
        }
        //⼦串长度为0,则返回源字符串最后⼀个字符位置的索引
        if (targetCount == 0) {
            return fromIndex;
        }
        //⼦串最后⼀个字符索引位
        int strLastIndex = targetOffset + targetCount - 1;
        //获取⼦串最后⼀个字符
        char strLastChar = target[strLastIndex];
        //因为⼦串和源字符串⽐较是从⼦串的最后⼀个位置向前⽐较
        //min为源字符串source最后⼀个字符的最⼩索引位置
        int min = sourceOffset + targetCount - 1;
        //因为有fromIndex ,所以源字符串source的最⼩索引为min+fromIndex
        int i = min + fromIndex;
        //此时i为源字符串source的最后⼀个位置最⼤索引位置
    	startSearchForLastChar:
        while (true) {
            //循环找到最后⼀个字符相等的位置
            while (i >= min && source[i] != strLastChar) {
                i--;
            }
            //如果i
                return -1;
            }
            //最后⼀个字符相等的索引找到后
            //获取源字符串source倒第⼆个字符索引位置
            int j = i - 1;
            //⾸先明⽩是倒着⽐较的
            //start为计算源字符串source个字符索引位置的最后⼀个位置的前⼀个索引位置
            int start = j - (targetCount - 1);
            //k为字串倒第⼆个字符索引位置
            int k = strLastIndex - 1;
            while (j > start) {
            //依次向前⽐较所有字符
                if (source[j--] != target[k--]) {
                //如果不想等则向前继续查找倒数第⼀个字符相等的索引
                    i--;
                    continue startSearchForLastChar;
                }
            }
            //找到了返回
            //为什么+1
            //引⽂start为计算源字符串source个字符索引位置的最后⼀个位置的前⼀个索引位置
            return start - sourceOffset + 1;
        }
    }
    
附属文章(String源码解析)

[ 点击查看String源码解析 ] 后期补充,敬请期待......

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