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字符串匹配算法

这是一个非常古老的话题,最近因为工作的原因,又翻了下字符串匹配算法,这一翻又翻出来新花样。

学过数据结构和算法的应该最熟悉的是著名的KMP算法,KMP利用模式串自身的匹配性质,在不匹配的时候可以跳跃比较长的距离,从而比之朴素的字符串算法速度快。

首先要说的是BM算法,据称该算法比KMP又快上3-5倍,该算法在Linux内核中有实现,详见Ts_bm.c,我用的内核版本是2.6.25,其他版本可能文件名有变。

BM算法我认为最大的改进在于从后往前比较,而不是大家熟知的惯例:从字符串的第一个开始,一个一个往后比。从后往前比较的优点是一旦遇到不匹配的时候,可以跳跃的距离更大,因为后面都不匹配了,前面再匹配都没有用了。另外一个亮点在于找不匹配的字符是否出现在模式串中,如果不出现可以直接跳过到该字符的后面。

这里不打算详细描述该算法,因为我给出的链接上有论文下载和KMP、BM算法的匹配过程演示,相信大家都看得明白。

不过看完后千万不要认为BM就是最好的字符串匹配算法了,这里要说的是另外一个算法,称之为Sunday算法,所谓“人外有人,天外有天”,该算法在BM的基础上再进行了改进,也证明了一句话:优化无止境。我也采用与BM主页上相同的例子来演示下其过程(空格我用下划线代替):

我们要在"HERE_IS_A_SIMPLE_EXAMPLE"查找"EXAMPLE",第一步,我们把模式串和文本串左边对齐:

pattern: EXAMPLE 

   text: HERE_IS_A_SIMPLE_EXAMPLE 

我们依然从前往后比较,显然第一个就不匹配了,于是需要把模式串后移,但是后移多少呢,这个就是各个算法展示各自魅力的地方了:朴素算法是后移一位,KMP利用自身的匹配来移动,这里采取的方式是与BM有点类似,我们看文本串对齐后的下一个字符,也就是text中的'S'和'A'中的'_',因为无论我们移动多少,这个字符总是要参与下一次匹配的,因为即使移动距离为1,这个字符也要参与匹配,因为如果把这个字符也跳过去了,那么就可能会漏掉可能的匹配,我们可以发现,在模式串中并不存在'_'这个字符,于是可以直接跳到'_'字符后面进行匹配,如下:

pattern:         EXAMPLE 

   text: HERE_IS_A_SIMPLE_EXAMPLE 

此时进行匹配,再次从左往右进行,第一个又不匹配,此时与上面一步一样,再看文本串的下一个字符,是'E',该字符出现在模式串的最后一位,于是我们把文本串移动一位,把两个字符'E'对齐,此时得到如下:

pattern:          EXAMPLE 

   text: HERE_IS_A_SIMPLE_EXAMPLE 

再采取与上面同样的步骤,第一个不匹配,后面的字符'_'不在模式串中,于是移动到文本串对齐的下一位,得到下面的样子:

pattern:                  EXAMPLE 

   text: HERE_IS_A_SIMPLE_EXAMPLE 

就这样,我们找到了匹配,看上去很简单吧,比BM算法匹配的次数还少,因为从思想来看每一步的移动量都会比BM大。算法的思想也非常好理解,至少比KMP好理解多了吧,至少我是这样认为,当年的KMP把人都搞晕了,为什么现在的教科书上不把更好的算法给出来呢,不说当前这个算法,至少BM总得提一提吧,郁闷的是我在《算法导论》上也没看到这算法的介绍。

代码就不给了,相信看的明白的人都能够很快的写出来的。

posted on 2008-09-20 22:45  fll  阅读(7787)  评论(2编辑  收藏  举报