Sunday算法（字符串查找、匹配）

2023年8月18日 273次阅读

 

　　字符串查找算法中，最著名的两个是KMP算法（Knuth-Morris-Pratt)和BM算法（Boyer-Moore)。两个算法在最坏情况下均具有线性的查找时间。但是在实用上，KMP算法并不比最简单的c库函数strstr()快多少，而BM算法则往往比KMP算法快上3－5倍。但是BM算法还不是最快的算法，这里介绍一种比BM算法更快一些的查找算法。
　　例如我们要在”substring searching algorithm”查找”search”，刚开始时，把子串与文本左边对齐，

substring searching algorithm
search
^

　　结果在第二个字符处发现不匹配，于是要把子串往后移动。但是该移动多少呢？这就是各种算法各显神通的地方了，最简单的做法是移动一个字符位置；KMP是利用已经匹配部分的信息来移动；BM算法是做反向比较，并根据已经匹配的部分来确定移动量。这里要介绍的方法是看紧跟在当前子串之后的那个字符（上图中的’i’)。

　　显然，不管移动多少，这个字符是肯定要参加下一步的比较的，也就是说，如果下一步匹配到了，这个字符必须在子串内。所以，可以移动子串，使子串中的最右边的这个字符与它对齐。现在子串’search’中并不存在’i’，则说明可以直接跳过一大片，从’i’之后的那个字符（即‘n’）开始作下一步的比较，如下图：

substring searching algorithm
           search
         ^

　　比较的结果，第一个字符就不匹配，再看子串后面的那个字符，是’r’,它在子串中出现在倒数第三位，于是把子串向前移动三位，使两个’r’对齐，如下：

substring searching algorithm
              search

　　哈！这次匹配成功了！回顾整个过程，我们只移动了两次子串就找到了匹配位置，是不是很神啊?!可以证明，用这个算法，每一步的移动量都比BM算法要大，所以肯定比BM算法更快。

下面是这个算法的c代码。注意我假设了每个字符的值都介于0-127之间（即纯ascii码）。

 

 1 #ifndef SUNDAY_H
 2 #define SUNDAY_H
 3 
 4 /********************************************************
 5 Sunday算法：
 6     假设源字符串为src，匹配串为pattern。
 7     如果src的某字符不匹配：
 8     （1）该字符在pattern中，且在pattern中最右边的位置为n。那么
 9     下次匹配直接移动pattern使得n的位置和该字符的位置对应的地方。
10     （2）该字符不在pattern中，显然没有比较的意义，则直接跳过去，
11     将pattern的头部移到与该字符下一个字符对应的位置。
12 *********************************************************/
13 
14 #include <string.h>
15 #include <stdio.h>
16 
17 // 假设出现的字符都是0~127范围内的，即都是ascii字符
18 char *sunday(const char *src, char *pattern) {
19     if (NULL == src)
20         return NULL;
21     if (NULL == pattern)
22         return (char *)src;
23 
24     int len1, len2, shift[128];
25 
26     len1 = strlen(src);
27     len2 = strlen(pattern);
28 
29     // construct shitf table
30     for (int i = 0; i < 128; i++)
31         shift[i] = len2 + 1;  // 默认是移动len2+1，即直接跳过
32             
33     // adjust shift table
34     const char *p;
35     for (p = pattern; *p; p++)
36         shift[*p] = len2 - (p - pattern); // p-pattern为字符相对于第一个元素的偏移量，len2-(p-pattern)则表示从右往左数的偏移量，即要移动的步数
37 
38     const char *s, *pSrc = src;
39     // start search
40     while (pSrc + len2 <= src + len1) { // 如果pSrc + len2不越界(若越界，则说明src剩余未匹配的字符数量小于pattern的长度，则肯定不会匹配成功)
41         for (p = pattern, s = pSrc; *p; ++p, ++s) 
42             if (*p != *s) // mistach
43                 break;// break内循环            
44         
45         if ('\0' == *p)  // found it!
46             return (char *)pSrc;
47 
48         pSrc += shift[pSrc[len2]]; // pSrc[len2]取出下一个需要匹配的字符，shift[pSrc[len2]]取出该字符需要让指针移动多少步
49     }
50 
51     return NULL;
52 }
53 
54 #endif

 

 

 

 下面是main：

 1 #include "Sunday.h"
 2 
 3 int main() {
 4     char *src = "123456789", *patt = "234";
 5     char *ret = sunday(src, patt);
 6 
 7     printf("%s\n", ret);
 8 
 9     return 0;
10 }

 

　　代码最后：pSrc += shift[pSrc[len2]];这里。

举个例子来理解下，比如：

123456789

  237

那么4和7不匹配，len2就表示’5’这个位置，所以pSrc[len2]表示取出’5’这个字符。

所以pSrc下次就移动到’5’这个位置重新开始匹配了。

 

 

ref：http://operatingfocus.bokee.com/3557609.html

 

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