相信很多人(包括自己)初識kmp演算法的時候始終是丈二和尚摸不著頭腦,要麼完全不知所云,要麼看不懂書上的解釋,要麼自己覺得好像心裡了解kmp演算法的意思,卻說不出個究竟,所謂知其然不知其所以然是也。
經過七八個小時地仔細研究,終於感覺自己能說出其所以然了,又覺得資料結構書上寫得過於簡潔,不易於初學者接受,於是決定把自己的理解拿出來與大家分享,希望能拋磚引玉,這便是bill寫這篇文章想要得到的最好結果了
-----------------------------------謹以此文,獻給剛接觸kmp演算法的朋友,定有不足之處,望大家指正----------------------------------------
【kmp演算法簡介】
kmp演算法是一種改進後的字串匹配演算法,由d.e.knuth與v.r.pratt和j.h.morris同時發現,因此人們稱它為克努特——莫里斯——普拉特操作(簡稱kmp演算法)。通過乙個輔助函式實現跳過掃瞄不必要的目標串字元,以達到優化效果。
【傳統字串匹配演算法的缺憾】
bill認為,對於一種優化的演算法,既要知道優化的細節,也更應該了解它的前身(至於kmp是否基於傳統演算法,我不清楚,這裡只作語境上的前身),了解是什麼原因導致了人們要去優化它,因此加入了這一段:
請看以下傳統字串匹配的**:
c++ code
void nativestrmatching( elemtype target, elemtype pattern )
}
對此函式的詳解,不妨以一例項帶入(建議大家自己手算一下,算完應該就有感覺了),易於理解:
不妨設模式串pattern = "a b c c a b c c a b c a"
pattern 陣列編號: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
nocm 表示 已經匹配的字元數
lolp 表示 既是自身真字尾又是自身最長字首的字串長度
以下是計算流程:
prefixfunc[1] = 0; //只匹配乙個字元就失配時,顯然該值為零
lolp = 0; nocm = 2; lolp = 0; prefixfunc[2] = 0;
lolp = 0; nocm = 3; lolp = 0; prefixfunc[3] = 0;
lolp = 0; nocm = 4; lolp = 0; prefixfunc[4] = 0;
lolp = 0; nocm = 5; lolp = 1; prefixfunc[5] = 1;
lolp = 1; nocm = 6; lolp = 2; prefixfunc[6] = 2;
lolp = 2; nocm = 7; lolp = 3; prefixfunc[7] = 3;
lolp = 3; nocm = 8; lolp = 4; prefixfunc[8] = 4;
lolp = 4; nocm = 9; lolp = 5; prefixfunc[9] = 5;
lolp = 5; nocm = 10; lolp = 6; prefixfunc[10] = 6;
lolp = 6; nocm = 11; lolp = 7; prefixfunc[11] = 7;
lolp = 7; nocm = 12;
---------此時滿足條件while( lolp>0 && (pattern[lolp] != pattern[nocm-1]) )-------------
while語句中的執行
lolp = 0; nocm = 12; lolp = 1; prefixfunc[12] = 1;
最後我們的字首函式 prefixfunc =
其間最精妙的要屬失配時的操作
while( lolp>0 && (pattern[lolp] != pattern[nocm-1]) )
lolp = prefixfunc[lolp];
其中 lolp = prefixfunc[lolp]; 遞迴呼叫prefixfunc函式,直到整個p字串都再無最長字首或者找到乙個之前的滿足條件的最長字首。
【應用字首函式優化傳統匹配演算法——kmp演算法實現】
由以上分析,不難推導kmp演算法的實現
c++ code
void kmpstrmatching( elemtype target, elemtype pattern )
{
int prefixfunc[max_size];
register int tarlen = 0;
register int patlen = 0;
// compute the length of array target and pattern
while( '\0' != target[tarlen] )
tarlen++;
while( '\0' != pattern[patlen] )
patlen++;
// compute the prefix function of pattern
cptpffunc( pattern, prefixfunc );
int nocm = 0; // number of characters matched
for( int i=0; i0 && pattern[nocm] != target[i] )
nocm = prefixfunc[nocm];
if( pattern[nocm] == target[i] )
nocm++;
if( nocm == patlen )
{
cout<<"kmp string matching,pattern occurs with shift "<
/*** 由於時間關係,沒能將上述kmp演算法的實現細節一一講清,以後有時間補上
*/【參考文獻】
《introduction to algorithms》second edition
by thomas h. cormen, charles e. leiserson, ronald l. rivest and clifford .
本文**
KMP演算法詳解
模式匹配的kmp演算法詳解 這種由d.e.knuth,j.h.morris和v.r.pratt同時發現的改進的模式匹配演算法簡稱為kmp演算法。大概學過資訊學的都知道,是個比較難理解的演算法,今天特把它搞個徹徹底底明明白白。注意到這是乙個改進的演算法,所以有必要把原來的模式匹配演算法拿出來,其實理解...
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