完全掌握KMP算法思想 (文本比较)

    技术2022-05-11  271

         学过数据结构的人,都对KMP算法印象颇深。尤其是新手,更是难以理解其涵义,搞得一头雾水。今天我们就来面对它,不将它彻底搞懂,誓不罢休。         如今,大伙基本上都用严蔚敏老师的书,那我就以此来讲解KMP算法。(小弟正在备战考研,为了节省时间,很多课本上的话我都在此省略了,以后一定补上。)      严老的《数据结构》79页讲了基本的匹配方法,这是基础。先把这个搞懂了。      80页在讲KMP算法的开始先举了个例子,让我们对KMP的基本思想有了最初的认识。目的在于指出由此,在整个匹配的过程中,i指针没有回溯,我们继续往下看:现在讨论一般情况。假设 主串:s: ‘s(1)  s(2)  s(3) ……s(n)’ ;   模式串 :p: ‘p(1)  p(2)  p(3)…..p(m)’把课本上的这一段看完后,继续

    现在我们假设 主串第i个字符与模式串的第j(j<=m)个字符失配后,主串第i个字符与模式串的第k(k<j)个字符继续比较

    此时,s(i)≠p(j), 

    主串:               S(1)……  s(i-j+1)…… s(i-1)   s(i) ………….                                || (相配)   ||       ≠(失配)匹配串:                        P(1) …….  p(j-1)   p(j) 

    由此,我们得到关系式          ‘p(1)  p(2)  p(3)…..p(j-1)’   =    ’ s(i-j+1)……s(i-1)’

    由于s(i)≠p(j),接下来s(i)将与p(k)继续比较,则模式串中的前(k-1)个字符的子串必须满足下列关系式,并且不可能存在  k’>k  满足下列关系式:(k<j),          ‘p(1)  p(2)  p(3)…..p(k-1)’   =    ’ s(i-k+1)s(i-k+2)……s(i-1)’

    即:

    主串:        S(1)……s(i-k +1) s(i-k +2) ……s(i-1)     s(i) ………….                        || (相配)  ||           ||       ?(有待比较)匹配串:                P(1)      p(2)    …… p(k-1)    p(k)

    现在我们把前面总结的关系综合一下

    有:

     S(1)…s(i-j +1)…  s(i-k +1) s(i-k +2)  ……    s(i-1)     s(i) ……           || (相配)  ||         ||               ||         ≠(失配)           P(1) ……p(j-k+1)   p(j-k+2)  …....   p(j-1)    p(j)                       || (相配)  ||               ||          ?(有待比较)                      P(1)       p(2)    …….    p(k-1)      p(k)

    由上,我们得到关系:‘p(1)  p(2)  p(3)…..p(k-1)’   =    ’ s(j-k+1)s(j-k+2)……s(j-1)’

    接下来看反之,若模式串中存在满足式(4-4)。。。。。。。这一段。看完这一段,如果下面的看不懂就不要看了。直接去看那个next函数的源程序。(伪代码)

    K 是和next有关系的,不过在最初看的时候,你不要太追究k到底是多少,至于next值是怎么求出来的,我教你怎么学会。课本83页不是有个例子吗?就是  4.6你照着源程序,看着那个例子慢慢的推出它来。看看你做的是不是和课本上正确的next值一样。然后找几道练习题好好练练,一定要做熟练了。现在你的脑子里已经有那个next算法的初步思想了,再回去看它是怎么推出来的,如果还看不懂,就继续做练习,做完练习再看。相信自己!!!附:KMP算法查找串S中含串P的个数count #include <iostream>#include <stdlib.h>#include <vector>using namespace std;

    inline void NEXT(const string& T,vector<int>& next){    //按模式串生成vector,next(T.size())        next[0]=-1;                 for(int i=1;i<T.size();i++ ){        int j=next[i-1];        while(T[i]!=T[j+1]&& j>=0 )         j=next[j] ;  //递推计算        if(T[i]==T[j+1])next[i]=j+1;          else next[i]=0;  //    }    }  inline string::size_type COUNT_KMP(const string&  S,                    const string&  T){    //利用模式串Tnext函数求T在主串S中的个数countKMP算法    //其中T非空,     vector<int> next(T.size());    NEXT(T,next);    string::size_type index,count=0;        for(index=0;index<S.size();++index){               int pos=0;        string::size_type iter=index;         while(pos<T.size() && iter<S.size()){            if(S[iter]==T[pos]){                ++iter;++pos;            }            else{                if(pos==0)++iter;                               else pos=next[pos-1]+1;            }            }//while end        if(pos==T.size()&&(iter-index)==T.size())++count;    } //for end    return count;}int main(int argc, char *argv[]){    string S="abaabcacabaabcacabaabcacabaabcacabaabcac";    string T="ab";    string::size_type count=COUNT_KMP(S,T);    cout<<count<<endl;     system("PAUSE");   return 0;}

    KMP算法总结     -|浮云 发表于 2005-5-23 17:45:40

    假设文本串“t1,t2,…tn”, 模式串为“p1,p2,…pn”,当文本串中的第I个字符与模式中第j个字符不匹配时,文本串的第i个字符再与模式串中的第k个字符进行比较,则模式中前k-1个字符的子串必须满足下面的关系式:’p1,p2…pk-1’=’pj-k+1,pj-k+2…pj-1若令next[j]=k, 则next[j]表明当模式中第j个字符与文本串中相应字符不匹配时,在模式中需要从新和文本串中该字符进行比较的字符的位置。next[j]=0,当j=1时next[j]=max,{k|1<k<j,且’p1p2…pk-1’=’pj-k+1,pj-k+2…pj-1’}next[j]=1,其他情况此时,kmp算法如下:1)假设以指针i和j 分别指示文本串和模式串中的比较字符,令i和j的初值为1,开始匹配2)若在匹配过程中ti=pj, 则i和j分别增13)若不相等,匹配失败后,则I不变,j退到next[j]位置在进行比较4)若相等,则指针各增1,否则j再退到下一个next值的位置5)依此类推,直至下列两种情况:一种是j退到某个next值时字符比较相等,则i和j分别增1,继续进行匹配;另一种是j退到值为0(即模式的第一个字符失配),则i和j也分别增1,表明从文本串的狭义个字符起和模式串重新开始匹配。

    看它前面是否有一个最长的 "字符串"和从第一个字符开始的 "字符串" 相等, 若一个都没有就为1;如果有,你就把它找出来,看它有多长;next就是其长度加1比如 模式是 "abaabcac" 的 next[j];1.a 一定是 0 //第一个2.b 一定是 13.为a,前一个为b,b != a(a为第一个字符),所以next[a] = 1;4.为a,前一个为a,a == a,相等就再看ab != ba,所以next[a] = 2;(1+1)5.为b,同上理有a==a,相等就再看ab != aa,所以next[b] = 2;(1+1)6.为c,前一个为c, b!=a,ab==ab,所以next[c] = 3;(2+1)7.为a,都没有相等的,所以next[a] = 1;8.为c,a==a,所以next[c] = 2next[j]=01122312

                                                                                    

                                                                                    


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