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《kmp模式匹配算法探討》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、從本學(xué)科出發(fā)，應(yīng)著重選對國民經(jīng)濟具有一定實用價值和理論意義的課題。課題具有先進性，便于研究生提出新見解，特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果KMP模式匹配算法探討摘要介紹了ＫＭＰ算法并與樸素查找算法進行了比較，提出了前綴函數(shù)的概念，并利用改進的前綴函數(shù)改進KMP算法，最后結(jié)合ＫＭＰ的改進算法給出了多次匹配的算法。關(guān)鍵詞串匹配，前綴函數(shù)，KMP算法在計算機科學(xué)領(lǐng)域，串的模式匹配算法一直都是研究焦點之一。在拼寫檢查、語言翻譯、數(shù)據(jù)壓縮、搜索引擎、網(wǎng)絡(luò)入侵檢測、計算機病毒特征碼匹配以及DNA序列匹配等應(yīng)用中，都需要進行串匹配。串匹配就是在主串中查找模式串的一個或所有出現(xiàn)。在本文中主串表示
2、為S=s1s2s3…sn，模式串表示為T=t1t2…tm。串匹配從方式上可分為精確匹配、模糊匹配、并行匹配等，著名的匹配算法有BF算法、KMP算法、BM算法及一些改進算法。本文主要在精確匹配方面對KMP算法進行了討論并對它做一些改進以及利用改進的KMP來實現(xiàn)多次模式匹配。課題份量和難易程度要恰當，博士生能在二年內(nèi)作出結(jié)果，碩士生能在一年內(nèi)作出結(jié)果，特別是對實驗條件等要有恰當?shù)墓烙嫛谋緦W(xué)科出發(fā)，應(yīng)著重選對國民經(jīng)濟具有一定實用價值和理論意義的課題。課題具有先進性，便于研究生提出新見解，特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果最簡單的樸素串匹配算法(BF算法)是從主串的第一個字符和模式串的
3、第一個字符進行比較，若相等則繼續(xù)逐個比較后續(xù)字符，否則從主串的第二個字符起再重新和模式串的第一個字符進行比較。依次類推，直至模式串和主串中的一個子串相等，此時稱為匹配成功，否則稱為匹配失敗。樸素模式匹配算法匹配失敗重新比較時只能向前移一個字符，若主串中存在和模式串只有部分匹配的多個子串，匹配指針將多次回溯，而回溯次數(shù)越多算法的效率越低，它的時間復(fù)雜度一般情況下為O((n-m+1)m)，最壞的情況下為O(m*n)，最好的情況下為O(m+n)。KMP模式匹配算法正是針對上述算法的不足做了實質(zhì)性的改進。其基本思想是：當一趟匹配過程中出現(xiàn)失配時，不需回溯主串，而是充分利用已經(jīng)得到的部
4、分匹配所隱含的若干個字符，過濾掉那些多余的比較，將模式串向右“滑動”盡可能遠的一段距離后，繼續(xù)進行比較，從而提高模式匹配的效率，該算法的時間復(fù)雜度為O(m+n)。那么如何確定哪些是多余的比較？在KMP算法中通過引入前綴函數(shù)f(x)來確定每次匹配不需要比較的字符，保證了匹配始終向前進行，無須回溯。假設(shè)主串為s1s2，sn.，模式串為t1t2，tm.，其中m≦n，從si+1開始的子串遇到一個不完全的匹配，使得：()如果我們能確定一個最小的整數(shù)，使得：()其中，所以確定i'等價于確定k，這里的k值就是我們要求的前綴函數(shù)f(x)。由式和中K值與主串s無關(guān)，只與給定的模式串t中與主串匹
5、配的q有關(guān)，即k=f(q)，f(q)=max{i
6、0iq且t[1..i]是t[1..q]的后綴}()確定KMP前綴函數(shù)的算法如下：#defineMAXSIZE100Typedefunsignedcharstring[MAXSIZE+1];//0號單元用來存放串的長度voidf(sstringt,int*array){m=t[0];//m為當前模式串的長度array=(int*)malloc((m+1)*sizeof(int));//0號元不用課題份量和難易程度要恰當，博士生能在二年內(nèi)作出結(jié)果，碩士生能在一年內(nèi)作出結(jié)果，特別是對實驗條件等要有恰當?shù)墓烙?。從本學(xué)科出發(fā)，應(yīng)著重選對
7、國民經(jīng)濟具有一定實用價值和理論意義的課題。課題具有先進性，便于研究生提出新見解，特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果array[1]=0;k=0;for(q=2;q{while(k>0&&t[k+1]!=t[q])k=array[k];if(t[k+1]==t[q])k=k+1;array[q]=k;}}關(guān)于KMP算法的前綴函數(shù)f(x)的示例見表1。表1模式串a(chǎn)baabcacITiabaabcacf(i)當模式串中有i個字符串匹配成功，第i+1個字符不匹配時，則從i-f(i)個字符重新開始比較，這樣不僅無須回溯，而且一次可以向前滑動i-f(i)個字符，大大提高了模式匹配的效率。下面
8、給出樸素匹配算法和KMP匹配算法的比較，見表2。表樸素匹配算法和KMP匹配算法比較表樸素算法KMP算法時間復(fù)雜度O((n-m+1)m)O(m+n)向前移動字符個數(shù)1q-f(q)回溯次數(shù)q-1無其中：n為主串長度，m為模式串長度，q為匹配成功的字符個數(shù)。2KMP算法的改進在KMP算法的實際應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)該算法也存在著不足，結(jié)合下面的表一來論述KMP模式匹配算法的改進。假設(shè)模式串前4個字符與主串的第i+1..i+4匹配成功，第5個字符匹配失敗，此時前綴函數(shù)f(4)=1，下一次匹配將從第i+4開始，并直接將模式
