這篇文章主要介紹了JavaScript中數據結構與算法(五):經典KMP算法,本文詳解了KMP算法的方方面在,需要的朋友可以參考下
KMP算法和BM算法
KMP是前綴匹配和BM后綴匹配的經典算法,看得出來前綴匹配和后綴匹配的區別就僅僅在于比較的順序不同
前綴匹配是指:模式串和母串的比較從左到右,模式串的移動也是從 左到右
后綴匹配是指:模式串和母串的的比較從右到左,模式串的移動從左到右。
通過上一章顯而易見BF算法也是屬于前綴的算法,不過就非常霸蠻的逐個匹配的效率自然不用提了O(mn),網上蛋疼的KMP是講解很多,基本都是走的高大上路線看的你也是一頭霧水,我試圖用自己的理解用最接地氣的方式描述
KMP
KMP也是一種優化版的前綴算法,之所以叫KMP就是Knuth、Morris、Pratt三個人名的縮寫,對比下BF那么KMP的算法的優化點就在“每次往后移動的距離”它會動態的調整每次模式串的移動距離,BF是每次都+1,
KMP則不一定
如圖BF與KMP前置算法的區別對比
我通過圖對比我們發現:
在文本串T中搜索模式串P,在自然匹配第6個字母c的時候發現二等不一致了,那么BF的方法,就是把整個模式串P移動一位,KMP則是移動二位.
BF的匹配方法我們是知道的,但是KMP為什么會移動二位,而不是一位或者三位四位呢?
這就上一張圖我們講解下,模式串P在匹配了ababa的時候都是正確的,當到c的時候才是錯誤,那么KMP算法的想法是:ababa是正確的匹配完成的信息,我們能不能利用這個信息,不要把"搜索位置"移回已經比較過的位置,繼續把它向后移,這樣就提高了效率。
那么問題來了, 我怎么知道要移動多少個位置?
這個偏移的算法KMP的作者們就給我們總結好了:
代碼如下:
移動位數 = 已匹配的字符數 - 對應的部分匹配值
偏移算法只跟子串有關系,沒文本串沒毛線關系,所以這里需要特別注意了
那么我們怎么理解子串中已匹配的字符數與對應的部分匹配值?
已匹配的字符:
代碼如下:
T : abababaabab
p : ababacb
p中紅色的標記就是已經匹配的字符,這個很好理解
部分匹配值:
這個就是核心的算法了,也是比較難于理解的
假如:
代碼如下:
T:aaronaabbcc
P:aaronaac
我們可以觀察這個文本如果我們在匹配c的時候出錯,我們下一個移動的位置就上個的結構來講,移動到那里最合理?
代碼如下:
aaronaabbcc
aaronaac
那么就是說:在模式文本內部,某一段字符頭尾都一樣,那么自然過濾的時候可以跳過這一段內容了,這個思路也是合理的
知道了這個規律,那么給出來的部分匹配表算法如下:
首先,要了解兩個概念:"前綴"和"后綴"。 "前綴"指除了最后一個字符以外,一個字符串的全部頭部組合;"后綴"指除了第一個字符以外,一個字符串的全部尾部組合。
"部分匹配值"就是"前綴"和"后綴"的最長的共有元素的長度”
我們看看aaronaac的如果是BF匹配的時候劃分是這樣的
BF的位移: a,aa,aar,aaro,aaron,aarona,aaronaa,aaronaac
那么KMP的劃分呢?這里就要引入前綴與后綴了
我們先看看KMP部分匹配表的結果是這樣的:
代碼如下:
a a r o n a a c
[0, 1, 0, 0, 0, 1, 2, 0]
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