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kmp算法的基本思想?关于KMP算法的说明有什么

admin admin 发表于2022-06-03 19:11:29 浏览105 评论0

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kmp算法的基本思想


主串:a
b
a
c
a
a
b
a
c
a
b
a
c
a
b
a
a
b
b,下文中我们称作T
模式串:a
b
a
c
a
b,下文中我们称作W
在暴力字符串匹配过程中,我们会从T

W
匹配,如果相等则匹配下一个字符,直到出现不相等的情况,此时我们会简单的丢弃前面的匹配信息,然后从T

W匹配,循环进行,直到主串结束,或者出现匹配的情况。这种简单的丢弃前面的匹配信息,造成了极大的浪费和低下的匹配效率。
然而,在KMP算法中,对于每一个模式串我们会事先计算出模式串的内部匹配信息,在匹配失败时最大的移动模式串,以减少匹配次数。
比如,在简单的一次匹配失败后,我们会想将模式串尽量的右移和主串进行匹配。右移的距离在KMP算法中是如此计算的:在已经匹配的模式串子串中,找出最长的相同的前缀和后缀,然后移动使它们重叠。
在第一次匹配过程中
T:
a
b
a
c
a
a
b
a
c
a
b
a
c
a
b
a
a
b
b
W:
a
b
a
c
ab
在T与W出现了不匹配,而T~T是匹配的,现在T~T就是上文中说的已经匹配的模式串子串,现在移动找出最长的相同的前缀和后缀并使他们重叠:
T:
a
b
a
c
aab
a
c
a
b
a
c
a
b
a
a
b
b
W:
a
b
a
c
ab
然后在从上次匹配失败的地方进行匹配,这样就减少了匹配次数,增加了效率。
然而,有些同学可能会问了,每次都要计算最长的相同的前缀会不会反而浪费了时间,对于模式串来说,我们会提前计算出每个匹配失败的位置应该移动的距离,花费的时间是常数时间。比如:
j  012345W[j]  a  bacabF(j)00  1012当W[j]与T[i]不匹配的时候,设置j
=
F(j-1)
文献中,朱洪对KMP算法作了修改,他修改了KMP算法中的next函数,即求next函数时不但要求W[1,next(j)-1]=W[j-(next(j)-1),j-1],而且要求W[next(j)]《》W[j],他记修改后的next函数为newnext。显然在模式串字符重复高的情况下,朱洪的KMP算法比KMP算法更加有效。
以下给出朱洪的改进KMP算法和next函数和newnext函数的计算算法。

关于KMP算法的说明有什么


(1)未改进的模式匹配算法的时间复杂度为O(nm),但在一般情况下,其实际的执行时间接近O(n+m),因此至今仍被采用。

(2)KMP算法仅当模式与主串之间存在许多“部分”匹配的情况下才显得比未改进的模式匹配快。

(2)KMP算法的最大特点是指示主串的指针不需要回溯,在整个匹配过程中,对主串仅需要从头至尾扫描一遍,这对处理存储在外存上的大文件是非常有效的。


什么情况下,KMP算法的性能会退化为朴素匹配算法


(1)未改进的模式匹配算法的时间复杂度为O(nm),但在一般情况下,其实际的执行时间接近O(n+m),因此至今仍被采用。

(2)KMP算法仅当模式与主串之间存在许多“部分”匹配的情况下才显得比未改进的模式匹配快。

(2)KMP算法的最大特点是指示主串的指针不需要回溯,在整个匹配过程中,对主串仅需要从头至尾扫描一遍,这对处理存储在外存上的大文件是非常有效的。

扩展资料:

KMP算法是三位学者在 Brute-Force算法的基础上同时提出的模式匹配的改进算法。Brute- Force算法在模式串中有多个字符和主串中的若干个连续字符比较都相等,但最后一个字符比较不相等时,主串的比较位置需要回退。KMP算法在上述情况下,主串位置不需要回退,从而可以大大提高效率。-kmp

如果模式P与目标T(或其子串)存在某种程度的相似,则认为匹配成功。常用的衡量字符串相似度的方法是根据一个串转换成另一个串所需的基本操作数目来确定。基本操作由字符串的插入、删除和替换来组成。

参考资料来源:百度百科-kmp算法