c语音的模式匹配算法 字符串模式匹配 c 语言实现及串的模式匹配(C 语言实现)

在计算机编程这个领域里,尤其是在处理字符串时,KMP算法可是个非常重要的算法。不过,很多人觉得它里面的模式值求解和匹配过程挺复杂的,挺难理解的。今天咱们就是要把这个难点彻底弄明白。

理解KMP算法的基础概念

KMP算法是一种挺快的字符串匹配法。它跟传统的算法不一样,不是每次遇到不匹配就要大范围地回退。比如说,当我们在主串S和模式串T里找匹配的时候,传统算法要是某个字母对不上,就得把主串和模式串的位置都往后移,然后再去比较,这挺浪费时间的。KMP算法是利用模式串的特点,来做到更高效的比较。

这个算法主要通过模式串来构建一个叫做next的数组,这个数组里存放的是所谓的模式值。而这个next数组对于提升搜索效率起到了非常关键的作用。

具体的匹配过程示例

以题目里的例子为例,S等于“abcabcabdabba”,T等于“abcabd”。

一开始,我们得按顺序把S和T的字符一个个比。要是比到S的第五个字符和T的第五个字符不一样,按照老办法,S和T的指针得往回拉好几次,然后再从头开始比。

KMP算法是这么操作的:它根据T数组的第5个元素对应的模式值,直接对S数组的第5个元素和T数组的next数组的第5个元素进行比较。这样一来,就省去了不少没必要的比较步骤。

这里重点是要根据模式串自身的结构特点来调整它们之间的位置,而且这种调整并不需要依赖主串进行额外的回溯。

模式值next[j]=-1的意义

如果模式串T中第j个位置的字符和第一个字符一样,而且j前面的1到k个字符跟开头的前1到k个字符不一样(或者虽然一样但T的第k个字符和第j个字符相同),那么next的第j个位置的值就是-1。

比如,有一个模式串c语音的模式匹配算法,如果遇到一个字符和它的首字符相同,但是它前面的一小部分字符不符合通常的模式值比较规则,那么就按照这个规则来给它设置模式值。这样做的好处是,在后面的匹配过程中,如果遇到不相等的情况,可以准确指出主串上接下来应该和模式串的哪个字符进行比较。

模式函数值的常规计算情况

如果模式串T中第j个位置的字符,它前面的k个字符跟模式串的开头k个字符是一样的,而且T[j]这个字符跟T[k]这个字符不一样(这里1到k之间,不包括k),那么我们就得按照一定的规则来算出模式函数的值。

根据特定的定义,next数组的第一个元素next[0]被设定为-1。而next数组的第二个元素next[1],则是按照既定的算法规则设置为0。

这既是理论推导得出的结论,同时也是为了确保这个模式在任何情况下都能用最合理的逻辑去匹配。

失配后的处理逻辑

如果在比对过程中发现不匹配,比如S串和T串对比时,S串的第i个字符和T串的第j个字符不相等。这时候,我们不会像以前那样随便往回走。

我们是通过查看T[j]所对应的模式值next[j],然后来对比S[i]和T[next[j]]这两个元素。这个过程是依托于之前已经构建好的next数组中保存的模式值信息来完成的。

就好比拿着一张有顺序的路线图,一旦走错了,就按照图上的标记找到下一个参照点,这样就能减少很多没必要的重复查找步骤。

求next[n]函数的难点解析

串T的模式值next[n]函数看起来挺复杂的。这主要是因为它得考虑好多不同的情形,比如某个位置的字符和它前面的字符之间的关系,还有和开头字符的关系,这些因素可不少。

在一些复杂的模式串里,有时候一个字符前面会跟着好几个字符,它们看起来都挺像的。得仔细想,看是哪种情况,才能算出模式值。这就得有耐心,一点一点地看,把模式串里每个位置上的字符它们之间的关系都弄明白。

那么,你在弄懂KMP算法的模式值计算和匹配步骤时,最大的难题是啥?欢迎来评论区说说看。觉得这篇内容有用的话c语音的模式匹配算法,记得点个赞,然后分享给其他人。

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