1. KMP算法和BF算法比较
(1) BF算法(暴力匹配算法)
BF算法,也称为朴素匹配算法或暴力匹配算法,是最简单、最基本的字符串匹配算法。它的基本思想是从主串的第一个字符开始,依次和模式串中的每个字符进行比较,如果匹配成功,则继续比较下一个字符,否则将模式串向右移动一位,再从主串的下一个字符重新开始匹配。这样一直重复执行,直到找到匹配的子串或扫描完整个主串。
BF算法的时间复杂度为O(mn),其中m和n分别为模式串和主串的长度。该算法的缺陷在于当模式串中有大量重复的字符时,需要不断地回溯,效率低下。
(2) KMP算法(Knuth-Morris-Pratt算法)
KMP算法是一种快速查找字符串中某个子串的算法,它可以避免BF算法中的大量回溯操作,提高了字符串匹配的效率。该算法通过预处理模式串建立一张部分匹配表,用来指导匹配过程中的跳转操作。
KMP算法具体的匹配过程如下:假设当前已经匹配到主串中的第i个字符和模式串中的第j个字符,如果当前字符匹配成功,则让i和j分别加1,继续下一次匹配;如果匹配失败,则根据部分匹配表中对应位置的数值,将j回溯到上一次对应最长公共前缀的后一位,同时i不变,重新开始匹配。这样重复执行,直到找到匹配的子串或扫描完整个主串。
KMP算法的时间复杂度为O(m+n),其中m和n分别为模式串和主串的长度。该算法的优势在于减少了不必要的回溯操作,提高了字符串匹配效率。
(3) 程序对比
以下是BF算法和KMP算法的C++程序实现比较:
cpp
// BF算法 C++实现
int BF(string s, string p) {
int n = s.length();
int m = p.length();
for (int i = 0; i <= n - m; i++) {
int j;
for (j = 0; j < m; j++) {
if (s[i + j] != p[j]) {
break;
}
}
if (j == m) {
return i;
}
}
return -1;
}
// KMP算法 C++实现
void GetNext(string p, vector<int> &next) {
int m = p.length();
next[0] = -1;
int k = -1, j = 0;
while (j < m - 1) {
if (k == -1 || p[j] == p[k]) {
j++;
k++;
next[j] = k;
} else {
k = next[k];
}
}
}
int KMP(string s, string p) {
int n = s.length();
int m = p.length();
vector<int> next(m);
GetNext(p, next);
(1) BF算法(暴力匹配算法)
BF算法,也称为朴素匹配算法或暴力匹配算法,是最简单、最基本的字符串匹配算法。它的基本思想是从主串的第一个字符开始,依次和模式串中的每个字符进行比较,如果匹配成功,则继续比较下一个字符,否则将模式串向右移动一位,再从主串的下一个字符重新开始匹配。这样一直重复执行,直到找到匹配的子串或扫描完整个主串。
BF算法的时间复杂度为O(mn),其中m和n分别为模式串和主串的长度。该算法的缺陷在于当模式串中有大量重复的字符时,需要不断地回溯,效率低下。
(2) KMP算法(Knuth-Morris-Pratt算法)
KMP算法是一种快速查找字符串中某个子串的算法,它可以避免BF算法中的大量回溯操作,提高了字符串匹配的效率。该算法通过预处理模式串建立一张部分匹配表,用来指导匹配过程中的跳转操作。
KMP算法具体的匹配过程如下:假设当前已经匹配到主串中的第i个字符和模式串中的第j个字符,如果当前字符匹配成功,则让i和j分别加1,继续下一次匹配;如果匹配失败,则根据部分匹配表中对应位置的数值,将j回溯到上一次对应最长公共前缀的后一位,同时i不变,重新开始匹配。这样重复执行,直到找到匹配的子串或扫描完整个主串。
KMP算法的时间复杂度为O(m+n),其中m和n分别为模式串和主串的长度。该算法的优势在于减少了不必要的回溯操作,提高了字符串匹配效率。
(3) 程序对比
以下是BF算法和KMP算法的C++程序实现比较:
cpp
// BF算法 C++实现
int BF(string s, string p) {
int n = s.length();
int m = p.length();
for (int i = 0; i <= n - m; i++) {
int j;
for (j = 0; j < m; j++) {
if (s[i + j] != p[j]) {
break;
}
}
if (j == m) {
return i;
}
}
return -1;
}
// KMP算法 C++实现
void GetNext(string p, vector<int> &next) {
int m = p.length();
next[0] = -1;
int k = -1, j = 0;
while (j < m - 1) {
if (k == -1 || p[j] == p[k]) {
j++;
k++;
next[j] = k;
} else {
k = next[k];
}
}
}
int KMP(string s, string p) {
int n = s.length();
int m = p.length();
vector<int> next(m);
GetNext(p, next);