基于字符串匹配的算法都有哪些?除了KMP算法外还有其他算法吗

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KMP算法是基于字符串匹配的一种常见算法,可以在字符串中查找特定的子串。它的核心思想是利用已经匹配的信息,尽量减少比较次数,从而提高查找速度。

具体的实现思路如下:

  1. 构建 next 数组,表示子串中有多少个字符在当前位置之前已经与主串匹配成功的。
  2. 在主串中从左到右逐一匹配字符,当遇到字符不匹配时,利用 next 数组中的信息调整子串的位置,从而保证不会漏掉任何一个匹配位置。
  3. 当子串完全匹配时,返回匹配位置。

下面是KMP算法的具体实现代码:

def getNext(p: str) -> List[int]:
    m, j = len(p), -1
    next = [-1] * m
    for i in range(1, m):
        while j >= 0 and p[i] != p[j+1]:
            j = next[j]
        if p[i] == p[j+1]:
            j += 1
        next[i] = j
    return next

def kmp(s: str, p: str) -> int:
    if not p:
        return 0
    n, m = len(s), len(p)
    next = getNext(p)
    j = -1
    for i in range(n):
        while j >= 0 and s[i] != p[j+1]:
            j = next[j]
        if s[i] == p[j+1]:
            j += 1
        if j == m - 1:
            return i - m + 1
    return -1

其中getNext函数用于构建next数组,kmp函数用于实现匹配操作。时间复杂度为O(m+n),其中m和n分别为子串和主串的长度。

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除了KMP算法之外,还有一些其他的基于字符串的匹配算法,包括:

  1. Boyer-Moore算法:该算法首先对于模式串进行预处理,生成两个表格,分别为坏字符表和好后缀表。利用这两个表格,可以跳过大量没有必要的比较,提高匹配速度。时间复杂度为O(m+n),其中m和n分别为子串和主串的长度。
  2. Rabin-Karp算法:该算法采用哈希函数对主串中的每个子串进行哈希映射,然后比较子串和模式串的哈希值是否相等。如果相等,再逐个比较子串和模式串中的字符,以确定是否匹配成功。时间复杂度为O(mn),其中m和n分别为子串和主串的长度。
  3. Trie树算法:该算法将所有的模式串构建成一棵Trie树,然后在主串中沿着Trie树进行匹配。由于Trie树具有前缀匹配的性质,因此可以快速识别匹配的子串。时间复杂度为O(m+n),其中m和n分别为子串和主串的长度。

这些算法都有各自的优缺点,适用于不同的场景之下,需要根据具体情况选择最合适的算法。

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