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kmp算法

王朝百科·作者佚名  2010-01-15  
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kmp算法-概述一种改进的字符串匹配算法,由D.E.Knuth与V.R.Pratt和J.H.Morris同时发现,因此人们称它为克努特——莫里斯——普拉特操作(简称KMP算法)。

kmp算法-学习介绍完全掌握KMP算法思想

学过数据结构的人,都对KMP算法印象颇深。尤其是新手,更是难以理解其涵义,搞得一头雾水。今天我们就来面对它,不将它彻底搞懂,誓不罢休。

如今,大伙基本上都用严蔚敏老师的书,那我就以此来讲解KMP算法。(小弟正在备战考研,为了节省时间,很多课本上的话我都在此省略了,以后一定补上。)

严老的《数据结构》79页讲了基本的匹配方法,这是基础。先把这个搞懂了。

80页在讲KMP算法的开始先举了个例子,让我们对KMP的基本思想有了最初的认识。目的在于指出“由此,在整个匹配的过程中,i指针没有回溯,”。

我们继续往下看:

现在讨论一般情况。

假设 主串:s: ‘s(1) s(2) s(3) ……s(n)’ ; 模式串 :p: ‘p(1) p(2) p(3)…..p(m)’

把课本上的这一段看完后,继续

现在我们假设 主串第i个字符与模式串的第j(j<=m)个字符‘失配’后,主串第i个字符与模式串的第k(k<j)个字符继续比较

此时,s(i)≠p(j), 有

主串: S(1)…… s(i-j+1)…… s(i-1) s(i) ………….

|| (相配) || ≠(失配)

匹配串: P(1) ……. p(j-1) p(j)

由此,我们得到关系式

‘p(1) p(2) p(3)…..p(j-1)’ = ’ s(i-j+1)……s(i-1)’

由于s(i)≠p(j),接下来s(i)将与p(k)继续比较,则模式串中的前(k-1)个字符的子串必须满足下列关系式,并且不可能存在 k’>k 满足下列关系式:(k<j),

‘p(1) p(2) p(3)…..p(k-1)’ = ’ s(i-k+1)s(i-k+2)……s(i-1)’

即:

主串: S(1)……s(i-k +1) s(i-k +2) ……s(i-1) s(i) ………….

|| (相配) || || ?(有待比较)

匹配串: P(1) p(2) …… p(k-1) p(k)

现在我们把前面总结的关系综合一下

有:

S(1)…s(i-j +1)… s(i-k +1) s(i-k +2) …… s(i-1) s(i) ……

|| (相配) || || || ≠(失配)

P(1) ……p(j-k+1) p(j-k+2) ….... p(j-1) p(j)

|| (相配) || || ?(有待比较)

P(1) p(2) ……. p(k-1) p(k)

由上,我们得到关系:

‘p(1) p(2) p(3)…..p(k-1)’ = ’ s(j-k+1)s(j-k+2)……s(j-1)’

接下来看“反之,若模式串中存在满足式(4-4)。。。。。。。”这一段。看完这一段,如果下面的看不懂就不要看了。直接去看那个next函数的源程序。(伪代码)

K 是和next有关系的,不过在最初看的时候,你不要太追究k到底是多少,至于next值是怎么求出来的,我教你怎么学会。

课本83页不是有个例子吗?就是 图4.6

你照着源程序,看着那个例子慢慢的推出它来。看看你做的是不是和课本上正确的next值一样。

然后找几道练习题好好练练,一定要做熟练了。现在你的脑子里已经有那个next算法的初步思想了,再回去看它是怎么推出来的,如果还看不懂,就继续做练习,做完练习再看。相信自己!!!

附:

KMP算法查找串S中含串P的个数count

#include <iostream>

#include <stdlib.h>

#include <vector>

using namespace std;

inline void NEXT(const string& T,vector<int>& next)

{

//按模式串生成vector,next(T.size())

next[0]=-1;

for(int i=1;i<T.size();i++ ){

int j=next[i-1];

while(T!=T[j+1]&& j>=0 )

j=next[j] ; //递推计算

if(T==T[j+1])next=j+1;

else next=0; //

}

}

inline string::size_type COUNT_KMP(const string& S,

const string& T)

{

//利用模式串T的next函数求T在主串S中的个数count的KMP算法

//其中T非空,

vector<int> next(T.size());

NEXT(T,next);

string::size_type index,count=0;

for(index=0;index<S.size();++index){

int pos=0;

string::size_type iter=index;

while(pos<T.size() && iter<S.size()){

if(S[iter]==T[pos]){

++iter;++pos;

}

else{

if(pos==0)++iter;

else pos=next[pos-1]+1;

}

}//while end

if(pos==T.size()&&(iter-index)==T.size())++count;

} //for end

return count;

}

int main(int argc, char *argv[])

{

string S="abaabcacabaabcacabaabcacabaabcacabaabcac";

string T="ab";

string::size_type count=COUNT_KMP(S,T);

cout<<count<<endl;

system("PAUSE");

return 0;

}

补上个Pascal的KMP算法源码

PROGRAM Impl_KMP;

USES

CRT;

CONST

MAX_STRLEN = 255;

VAR

next : array [ 1 .. MAX_STRLEN ] of integer;

str_s, str_t : string;

int_i : integer;

Procedure get_nexst( t : string );

Var

j, k : integer;

Begin

j := 1; k := 0;

while j < Length(t) do

begin

if ( k = 0 ) or ( t[j] = t[k] ) then

begin

j := j + 1; k := k + 1;

next[j] := k;

end

else k := next[k];

end;

End;

Function index( s : string; t : string ) : integer;

Var

i, j : integer;

Begin

get_next(t);

index := 0;

i := 1; j := 1;

while ( i <= Length(s) ) and ( j <= Length(t) ) do

begin

if ( j = 0 ) or ( s[i]= t[j] ) then

begin

i := i + 1; j := j + 1;

end

else j := next[j];

if j > Length(t) then index := i - Length(t);

end;

End;

BEGIN

ClrScr;{清屏,可不要}

Write(‘s = ’);

Readln(str_s);

Write(‘t = ’);

Readln(str_t);

int_i := index( str_s, str_t );

if int_i <> 0 then

begin

Writeln( 'Found' , str_t,' in ', str_s, 'at ', int_i,' .' );

end

else

Writeln( 'Cannot find ', str_t,' in' , str_s, '. ');

END.

index函数用于模式匹配,t是模式串,s是原串。返回模式串的位置,找不到则返回0

 
 
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