导航:首页 > 源码编译 > 为什么kmp算法是无法回溯算法

为什么kmp算法是无法回溯算法

发布时间:2022-09-05 18:40:49

① kmp算法什么意思

KMP算法之所以叫做KMP算法是因为这个算法是由三个人共同提出来的,就取三个人名字的首字母作为该算法的名字。其实KMP算法与BF算法的区别就在于KMP算法巧妙的消除了指针i的回溯问题,只需确定下次匹配j的位置即可,使得问题的复杂度由O(mn)下降到O(m+n)。
在KMP算法中,为了确定在匹配不成功时,下次匹配时j的位置,引入了next[]数组,next[j]的值表示P[0...j-1]中最长后缀的长度等于相同字符序列的前缀。
对于next[]数组的定义如下:
1) next[j] = -1 j = 0
2) next[j] = max(k): 0<k<j P[0...k-1]=P[j-k,j-1]
3) next[j] = 0 其他
如:
P a b a b a
j 0 1 2 3 4
next -1 0 0 1 2
即next[j]=k>0时,表示P[0...k-1]=P[j-k,j-1]
因此KMP算法的思想就是:在匹配过程称,若发生不匹配的情况,如果next[j]>=0,则目标串的指针i不变,将模式串的指针j移动到next[j]的位置继续进行匹配;若next[j]=-1,则将i右移1位,并将j置0,继续进行比较。

② 关于KMP算法问题

k=nextval[k]的意思是指当模式串(即T串)与主串(即S串)发生失配时,这个k应当指示前缀指针应当回溯到哪个位置。

比如,有下面的匹配表值
next值 :001012
假设k当前等于2时,那么如果此时模式串与主串发生失配时,就有k=nextval[2]=1,即模式串与主串匹配到第2个字符时发生失配,那么后缀指针无需回溯,前缀指针只需回溯到第1个字符的位置并且继续与主串的第2个字符匹配。这样就可以加快匹配的速度,因为后缀指针不用再回溯。即教材所说的后缀指针尽量向右侧滑动。

③ 数据结构中KMP算法为什么避免了不必要的回溯

因为它对匹配串也就是子串做了一个数组记录每个字符的值,每次匹配不成功时就查看对应的值,然后移动母串指针,解决问题的关键就是对匹配串做了标记值。

④ kmp算法的最大特点是指示主串的指针不需要回溯 A.正确 B.错误

个人理解,应该是B.错误
kmp的原理是根据子串的特点计算模式函数值,达到减少回溯的效果

⑤ 什么是KMP算法

KMP就是串匹配算法
运用自动机原理
比如说
我们在S中找P
设P={ababbaaba}
我们将P对自己匹配
下面是求的过程:{依次记下匹配失败的那一位}
[2]ababbaaba
......ababbaaba[1]
[3]ababbaaba
........ababbaaba[1]
[4]ababbaaba
........ababbaaba[2]
[5]ababbaaba
........ababbaaba[3]
[6]ababbaaba
..............ababbaaba[1]
[7]ababbaaba
..............ababbaaba[2]
[8]ababbaaba
.................ababbaaba[2]
[9]ababbaaba
.................ababbaaba[3]
得到Next数组‘0,1,1,2,3,1,2,2,3’
主过程:
[1]i:=1 j:=1
[2]若(j>m)或(i>n)转[4]否则转[3]
[3]若j=0或a[i]=b[j]则【inc(i)inc(j)转[2]】否则【j:=next[j]转2】
[4]若j>m则return(i-m)否则return -1;
若返回-1表示失败,否则表示在i-m处成功
若还不懂mail:[email protected]

参考一下这里吧:

http://www.chinaaspx.com/archive/delphi/4733.htm

⑥ 模式识别KMP算法,懂计算机的朋友帮帮忙

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[i]!=T[j+1]&& j>=0 )
j=next[j] ; //递推计算
if(T[i]==T[j+1])next[i]=j+1;
else next[i]=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="";
string T="ab";
string::size_type count=COUNT_KMP(S,T);
cout<<count<<endl;

system("PAUSE");
return 0;
}

⑦ KMP是什么意思

一种由Knuth(D.E.Knuth)、Morris(J.H.Morris)和Pratt(V.R.Pratt)三人设计的线性时间字符串匹配算法。这个算法不用计算变迁函数δ,匹配时间为Θ(n),只用到辅助函数π[1,m],它是在Θ(m)时间内,根据模式预先计算出来的。数组π使得我们可以按需要,“现场”有效的计算(在平摊意义上来说)变迁函数δ。粗略地说,对任意状态q=0,1,…,m和任意字符a∈Σ,π[q]的值包含了与a无关但在计算δ(q,a)时需要的信息。由于数组π只有m个元素,而δ有Θ(m∣Σ∣)个值,所以通过预先计算π而不是δ,使得时间减少了一个Σ因子。

⑧ 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。

⑨ 算法-KMP

大一下参加学校ACM预备队集训的时候首次接触KMP算法,当时看了很多介绍文章,仍然不是很理解其实质,只是简单地套模板AC题目,待大二数据结构与算法课堂上再听老师介绍一次,才恍然大悟其实KMP也就是那么回事嘛。但当初为啥看那么多文章都没弄明白呢?正巧最近和朋友聊天时他告诉我他对KMP不是很理解,于是打算自己写一篇文章,巩固自己对KMP的认识,也希望能够帮助更多朋友理解KMP。
在开始之前,需要知晓的概念:

前缀:以原串串头为自身串头的子串,如 的前缀有:
后缀:以原串串尾为自身串尾的子串,如 的后缀有:

注意:字符串前后缀都不包括该串本身

给你一个文本串T(Text String)

再给你一个模式串P(Pattern String)

问该模式串是否在文本串中,怎么找?

一开始只好分别从文本串与模式串的串头开始逐字母比较

二者相同,再比较T串与P串的下一位

如此反复

如果一直这么顺利,两串对应位置的字符总相同,待P串中最后一个字符也匹配完毕,说明该模式串在文本串中存在,耶( •̀ ω •́ )y超开心,查找结束。但,大多数匹配过程不会如此顺利,在该例中,当匹配进行至

很明显,失配了。现在怎么办?按朴素思想,将P串相对T串整体右移一位,重新开始匹配,即

但这种算法效率无疑是十分低下的。设T串长度N,P串长度M,则朴素算法时间复杂度为O(MN)

已知的重要信息并没有被使用——已匹配的字符串前缀

在上例中,当P串最后一个字符匹配失败时,其已有包含七个字符的 前缀子串S 匹配成功

完全可以利用前缀子串S做点什么。观察到在S串

中,有相同前后缀,即下图蓝色部分

而S串各字符又与T串中对应字符相同,即有

当失配发生后,直接将P串右移四位使S串蓝色后缀部分对齐T串中蓝色前缀部分

从图中红框部分继续尝试匹配,发现再次失配。这次,已匹配成功的前缀串S为

而在该串中没有相同的前后缀,只能将P串串头移至失配处进行比较

再次失配。此时前缀串S为空串,只好如朴素算法般将P串整体右移一位,重新开始比较

匹配成功。于是又按照之前的步骤往下匹配,直至再次失配或匹配成功

后续步骤同上,不再赘述

上述示例已展现,KMP算法的精髓在于对已匹配成功的前缀串S的利用

在朴素算法中,匹配失败了,T串待匹配字符会回溯

T串原本已匹配至T[7] = 'X',但是因为失配,需回溯到T[1] = 'b'重新开始匹配

而在KMP算法中,若P[M]与T[K]匹配失败,K不会回溯。既然匹配过程是从T[0]开始逐渐向右进行的,至T[K]失配发生时,T[0]至T[K-1]早已匹配过,何必再回溯过去重复匹配呢?于是乎,就如问题引入部分展示般

每当失配发生,我们总是去关注P串中已匹配成功的前缀串S

因为该前缀串是匹配成功的,说明在T串中必定存在与该前缀串相同的子串,记为S'

若S串中存在相同前后缀

则S'串必然也存在此相同前后缀

所以只需将P串右移四位,使得S串的该相同前缀对齐S'串的该相同后缀

再尝试比较T[7]与P[3]

至于T[7]与P[3]是否能够匹配另说(当然,本例中一看就知道没匹配上),但通过对前缀串S的利用,成功省去了P串右移一位、两位和三位后的无效匹配

继续深入思考,给定一个具体的P串,其第N位的前缀串S内容是固定的,则S是否存在相同前后缀、相同前后缀的长度与内容也是确定的。换言之,对于一个具体的P串,当其与给定T串匹配至P[N]失配,P串应右移几位再次与T串进行匹配也是确定的。我们完全可以使用一个数组记录当P[N]失配后,应当使用N之前的哪一位再来与T串进行匹配,以此提高匹配效率,记该数组为Next数组

定义Next[i] = j表示当P串中第i位失配后,跳转至P串第j位再次尝试匹配

还是以之前的P串为例,它的Next数组求出来应为

取下标5为例,其前缀串为

最长相同前后缀为

若P[5]失配,应跳转至P[1]再次尝试匹配(最长相同前缀对应P[0],则取其后一位P[1],若存在多位,则取最后一位的下一位),P[5]的前一个字符P[4]对应字符'a',而P[1]前一个字符P[0]同对应字符'a',保证了P[1]之前字符与T串中对应字符保持匹配。所以Next[5] = 1,其余下标对应Next数组值同如此求。

特别地,规定Next[0] = -1。而对于除下标0外的任意下标N,Next[N]的含义是 前N-1个已匹配成功的字符构成的前缀串S中,最长相同前后缀长度。 所以若在下标为N处匹配失败了,则应前往Next[N]所对应的下标处匹配。

具体地,以下图所示为例,P[6]与T[6]失配

而Next[6] = 2,所以使用P[2]再次尝试与T[6]进行匹配

当求出P串Next数组后,便可快速进行与T串的匹配

现在问题只剩下如何求Next数组,注意到Next数组既然只与P串本身相关,与文本串T无关,故令P串与自身匹配即可求得

考虑字符串

其Next数组应为

令其与给定文本串相匹配

当匹配进行至

失配,于是跳转至P[Next[3]] = P[1]处再次尝试匹配

再度失配,也必然失配

问题在于不该出现P[N] =P[Next[N]]

若P[N] =P[Next[N]],则P[N]失配后使用P[Next[N]]再次尝试匹配,由于P[N] =P[Next[N]],P[N]匹配失败,P[Next[N]]必然也失败

因此,若出现P[N] =P[Next[N]]情况,则令Next[N]=Next[Next[N]]

本例中该字符串新Next数组为

当匹配进行至

失配,于是跳转至P[Next[3]] = P[0]处再次尝试匹配

省去了之前跳转至P[1]处的无效匹配

设T串长度M,P串长度N,由于KMP算法不会回溯,分析易知时间复杂度为O(m+n)

对于P[N],若其前缀串S含相同前后缀F,且F长度为n(n>1),Next[N]可以取1至n中任意值,为最大化匹配效率考虑,总是取最大相同前后缀以提高效率,节省时间

阅读全文

与为什么kmp算法是无法回溯算法相关的资料

热点内容
卡尔曼滤波算法书籍 浏览:769
安卓手机怎么用爱思助手传文件进苹果手机上 浏览:844
安卓怎么下载60秒生存 浏览:803
外向式文件夹 浏览:240
dospdf 浏览:431
怎么修改腾讯云服务器ip 浏览:392
pdftoeps 浏览:496
为什么鸿蒙那么像安卓 浏览:736
安卓手机怎么拍自媒体视频 浏览:186
单片机各个中断的初始化 浏览:724
python怎么集合元素 浏览:481
python逐条解读 浏览:833
基于单片机的湿度控制 浏览:499
ios如何使用安卓的帐号 浏览:883
程序员公园采访 浏览:812
程序员实战教程要多长时间 浏览:979
企业数据加密技巧 浏览:135
租云服务器开发 浏览:814
程序员告白妈妈不同意 浏览:337
攻城掠地怎么查看服务器 浏览:601