【2】KMP算法的一些理解问题
该算法在考研时书上看到过,但是因为不作为必考内容所以没有细细复习。这次复习到才感受到它的魅力,并且也花了很久时间才弄懂了基本概念。
关于KMP的细节不再细说,这里只提出学习的方法和对大家可能遇到的问题的理解:
一、KMP之前
当我们需要在字符串S中找到是否存在P时,是怎么解决的?先看看暴力方法是怎么解决的——因为暴力方法最好理解,符合我们的惯性思维,当然时间复杂度就达到了O(m*n),其中m和n分别代表字符串S的长度和模式串P的长度。
二、什么是KMP
KMP的名字是该算法的三个创始人名字首字母拼成的。从上述我们知道,在迭代过程中其实包含了一些不必要的判断,我们需要寻找到一种算法对不必要的判断进行剪枝。这就是KMP要做的事,它可以把算法复杂度降到O(m+n)
三、如何进行KMP,需要理解的地方
1、理解:字符串移动的长度 = 已匹配的字符长度 - 失配字符上一位所对应的最大首尾匹配长度
什么叫最大首尾匹配长度?例如:123 8547 123 该字符串的最大首尾匹配字符串是123,那么它的最大首尾匹配长度就是3,为什么需要这个数字后面再解释。
2、 理解:next[k]数组是求解的关键
3、KMP算法的流程:先求出next数组,再进行匹配运算
四、几个问题:
1、字符串移动的长度 = 已匹配的字符长度 - 失配字符上一位所对应的最大首尾匹配长度,这个公式的本质是什么?
本质在于:已匹配的字符串实际上已经传达了一些匹配的信息。试想一下,如果已经匹配了12345x中的12345,到x位时失配,按以往的方式就要从2开始匹配,但实际上2—5都是不用判断可直接跳过,为什么?因为12345没有存在首尾匹配的字符串。但是,如果已经匹配了1234123x中的1234123,到x位时失配,那么应该从下一个123开头去匹配,也就是从123x……这样的串开始匹配。如果我们都知道了模式串的最大首尾匹配字符串的信息,那么每次就可以跳过相当的字符串进行匹配操作了。这也就是next的意义。
2、在计算next时,为什么不匹配时要执行 k = next[k]?
这个问题感觉是最疑惑的,目前只是大致理解,感觉不好用文字表达...
五、还有优化空间么?请看参考博客:
从头到尾彻底理解KMP http://blog.csdn.net/v_july_v/article/details/7041827(详细)
KMP算法 http://www.cnblogs.com/dolphin0520/archive/2011/08/24/2151846.html(简单易懂)
字符串匹配算法KMP http://kb.cnblogs.com/page/176818/(中等理解难度)
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