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大话数据结构之四(串)
阅读量:5835 次
发布时间:2019-06-18

本文共 2119 字,大约阅读时间需要 7 分钟。

串的定义

串是由零个或多个字符组成的有限序列,又名叫字符串

串中的字符数目n称为串的长度

零个字符的串称为空串

串的抽象数据类型

串的顺序存储结构

串我链式存储结构

一个结点可以存储一个字符也可以考虑存储多个字符,最后一个结点若是未被占满时,可以用#或其它非串值字符补全

朴素的模式匹配算法

对主串的每一个字符作为子串开头,与要匹配的字符进行匹配。对主串做大循环,每个字符开头做T的长度的小循环,直到匹配成功或全部遍历完成为止。

时间复杂度为O(n+m)

/* 返回子串T在主串S中第pos个字符之后的位置。若不存在,则函数返回值为0。 *//* 其中,T非空,1≤pos≤StrLength(S)。 */int Index(String S, String T, int pos) {    int i = pos;    /* i用于主串S中当前位置下标值,若pos不为1,则从pos位置开始匹配 */    int j = 1;                /* j用于子串T中当前位置下标值 */    while (i <= S[0] && j <= T[0]) /* 若i小于S的长度并且j小于T的长度时,循环继续 */    {        if (S[i] == T[j])     /* 两字母相等则继续 */          {            ++i;             ++j;           }           else                 /* 指针后退重新开始匹配 */          {               i = i-j+2;        /* i退回到上次匹配首位的下一位 */             j = 1;             /* j退回到子串T的首位 */          }          }    if (j > T[0])         return i-T[0];    else         return 0;}

利用上面的算法,假设我们要从主串goodgoogle中找到google,则需要下面的步骤

想想如果我们要在主串S="00000000000000000000000000000000000000000000000000001",而要匹配的子串T=“0000000001”

也就是说T串需要在S串的前40个位置都需要判断10次并得到不匹配的结论,直到第41位才全部匹配相等

 

因此最坏的情况的时间复杂度为O(((n-m)+1)*m)

KMP模式匹配算法原理

如果主串S="abcdefgab",要匹配的子串T="abcdex"

如果用朴素算法的话,则匹配的流程图如下所示:

细想一下,子串T中“abcdex” 首字母a与后面的串“bcdex”中的任意一个字符都不相等,既然a不与自己后面的子串中任何一个字符相等,那么对于上图1来说,前五个字符分别相等,意味着子串T的首字符a不可能与s串的第2位到第5位的字符相等,也就是说在上图中2、3、4、5的判断都是多余的。

如果子串T中有与首字符相等的字符,也是可以省略一部分不必要的判断步骤的。

我们把T串各个位置的j值的变化定义为一个数组next,那么next的长度就是T串的长度

举例说明next数组值推导

KMP模式匹配算法实现代码

/* 通过计算返回子串T的next数组。 */void get_next(String T, int *next) {    int i,j;      i=1;      j=0;      next[1]=0;      while (i
T[0]) return i-T[0]; else return 0;}

上面get_next的时间复杂度为O(m),而index_KMP中while循环的时间复杂度为O(n),所以整个算法的时间复杂度为O(n+m)

KMP模式匹配算法改进

比如主串S="aaaabcde",子串T="aaaaax",那么next数组值分别为012345

利用KMP算法比较的过程如下图所示:

当i=5,j=5时,b与a不相等,如上图1

j=next[5]=4,如上图2,b与第四个位置的a依然不等

j=next[4]=3,如上图3,...

细想一下,2、3、4、5步骤都是多余的,因为T串的第二、三、四、五位置的字符都与首位a相等,那么可以利用首位的next[1]的值去取代与它相等的字符后续的next[j]的值

改良版的KMP算法实现代码

/* 求模式串T的next函数修正值并存入数组nextval */void get_nextval(String T, int *nextval) {      int i,j;      i=1;      j=0;      nextval[1]=0;      while (i

 

nextval数组值推导

(具体分析图如下所示:

另外一个例子(看看你推导正确了没)

转载地址:http://ggccx.baihongyu.com/

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