文章目录
前言一 .KMP的来历二.KMP解决的问题1.引入2.定义的引入1.字符串前缀2.字符串后缀3.最长相等前后缀
3.核心思想
三.next/prefix1.next的含义定义规律
2.next的求取1.准备工作2.思路和图解
4.应用
前言
在C语言的strstr的实现过程中,所涉及的算法较为简单,或者说只是一个简单的思路而已,在字符串过长时,所涉及的算法复杂度过大,那有没有比较简单的算法呢?这里就涉及到了KMP——由三位大佬提出的,下面我们一起来了解吧!
一 .KMP的来历
KMP算法是一种改进的字符串匹配算法,由D.E.Knuth,J.H.Morris和V.R.Pratt提出的,因此人们称它为克努特—莫里斯—普拉特操作(简称KMP算法)。 巨佬1:D.E.Knuth 巨佬2:J.H.Morris 巨佬3:V.R.Pratt 图片: 简介: 沃恩·普拉特(Vaughan Pratt) (出生于1944年4月12日)是 名誉教授 在 斯坦福大学 ,他是 计算机科学 。自1969年以来,普拉特(Pratt)对基础领域做出了一些贡献,例如 搜索算法, 排序算法 , 和 素性测试 。最近,他的研究重点是对 并发系统 和 楚空间.百科全书 site:ewikizh.top
我浅浅地膜拜一下,因为从0到1创造出一个算法,那真是太牛了! 说明:在看这篇文章之前我推荐先看一下B站的视频(选择适合你的!): 1.最浅显易懂的 KMP 算法讲解 2.KMP算法易懂版 3.有两个部分 第一:帮你把KMP算法学个通透!(理论篇) 第二:帮你把KMP算法学个通透!(求next数组代码篇) 在此基础上看这篇文章,可能收获会更大!
二.KMP解决的问题
1.引入
由于暴力求解(l两层for循环)的算法时间复杂度为:o(mn),我们大概看一下下面的图表: 将mn最大化可以看成n^2,可知:字符串越长,求出结果所需时间也就越大,有更好的办法吗?sure!巨佬们,创造出了KMP算法,解决了这个问题。
2.定义的引入
1.字符串前缀
简单理解: 1.从开头字母到倒数第二个字母 2.开头字母依次接上第一个字母,第二字母……到倒数第二个字母,就像火车一样。 例:abc 前缀:a,ab
2.字符串后缀
简单理解: 1.从倒数第一个字母到正数第二个字母 2.从倒数第一个字母开始,依次接上倒数第二个字母,倒数第三个字母……正数第二个字母,这里字母要倒着接。 例:abc 后缀:c, bc 说明:a这是首字母也是末字母,不是前缀,也不是后缀。
3.最长相等前后缀
例1:aba 前缀:a,ab 后缀:a, ba 最长相等前后缀:a,最长相等前后缀长度是1 例2:aaaa 前缀:a,aa, aaa 后缀:a , aa, aaa 最长相等前后缀:aaa,最长相等前后缀长度是3 例3:a 前缀:无 后缀:无 最长相等前后缀:无,最长相等前后缀长度是0
3.核心思想
说明:我采用的是代码转换的思想,以及数学的换元法进行辅助理解。
三.next/prefix
1.next的含义
定义
next是数组存放的是当发生比匹配的情况时:要进行的下一步操作,往往是当模式串的字符与对应的主串字符不匹配时,对应的下一步,不匹配的前一个字符跳到next下标对应的值或相似的运算。 简单来说就是,下一步的该咋办,要写入next数组.
规律
一般是模式串下标和最长前缀后缀字符串的长度。 执行时间:当模式串的字符与主串字符串的对应字符不同时执行。 举例:
注意: 这里就充分利用了上一次比较的结果,使用上次比较的结果,进行下一步的比较。这里就方便了许多. 为什么方便呢? **换元思想就是最大前缀后缀的核心,**也就是方便的原因,这里求出的最大前缀后缀长度,刚好与下标的计算差1,也就是跳去的下标,刚好与主串的前一次不一样的字符对应,可以接着比较。这里就比较凑巧。
2.next的求取
说明: 人脑计算和机器计算不一样,人脑是把字符串依次拿出来比较,计算机可做不到这样,只能将下一步可能的操作全部记录下来,也就是next数组。 那如何进行快速计算呢? 这里的主要思想:回溯思想 说明:回溯思想,就跟游击战的意思差不多,打的过就打,打不过就走。
1.准备工作
图解: 框架:
void get_next(char arr1[], int next[], int len)
{
next[0] = 0;//第一个字符为0,不管字符串的长度多大。
int i = 0;//最开始的下标
int j = 1;//最开始的字符串大于1的模式串的下标
for (j = 1; j > len; j++)
{
while (arr1[i]!=arr1[j]&&i>0)
{
i = arr1[i - 1];
}
if (arr1[i] == arr1[j])
{
i++;
}
next[j] = i;
}
}
2.思路和图解
4.应用
1.字符串中找模式串,以及类似的问题。(strstr这个函数就是找模式串的函数) 说明:可能还有其它的目前我还没接触到(知识浅薄),等碰到了再进行总结。
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