标题:如何用BMH算法快速查找字符串?
文章:
标题:如何用BMH算法快速查找字符串?
摘要:
BMH算法(BoyerMooreHorspool Algorithm)是一种高效的字符串查找算法,特别适用于在长文本中查找较短的子字符串。它通过预计算坏字符位移表来减少不必要的比较,从而提高查找速度。以下是如何使用BMH算法快速查找字符串的详细步骤和示例。
一、引言
BMH算法是一种基于“坏字符”原则的字符串搜索算法。它的核心思想是在发生不匹配时,尽可能地跳过较多的字符,而不是像朴素搜索那样只跳过一个字符。
二、BMH算法的基本步骤
1. 计算坏字符位移表
对于模式串P,创建一个长度为256的位移表,用于记录每个字符在模式串中最后一次出现的位置。
如果字符在模式串中未出现,则将其位移表值设为一个较大的正整数。
2. 初始化指针
设置文本串T的指针s指向模式串P的开始位置。
设置模式串P的指针q指向模式串P的最后一个字符。
3. 比较和移动
当q小于模式串P的长度时,比较文本串T的s位置字符和模式串P的q位置字符。
如果字符匹配,则将s和q都向右移动,继续比较。
如果不匹配,根据坏字符位移表和模式串P的长度计算位移量,移动s指针。
4. 重复步骤3,直到找到匹配或s移动到文本串T的末尾。
三、示例
假设我们要在文本串T = "ABAAABAB"中查找模式串P = "ABAA"。
1. 计算坏字符位移表(以0255的ASCII码为例):
位移表[0] = [1] = [2] = [3] = [4] = [5] = [6] = 6
位移表[7] = [8] = [9] = [10] = [11] = [12] = 5
位移表[13] = [14] = [15] = [16] = [17] = [18] = [19] = 4
位移表[20] = [21] = [22] = [23] = [24] = [25] = 3
位移表[26] = [27] = [28] = [29] = 2
位移表[30] = [31] = [32] = 1
2. 初始化指针:
s = 0
q = 4
3. 比较和移动:
T[s] = 'A',T[s+q] = 'A',匹配,s++, q
T[s] = 'A',T[s+q] = 'A',匹配,s++, q
T[s] = 'A',T[s+q] = 'A',匹配,s++, q
T[s] = 'A',T[s+q] = 'B',不匹配,根据位移表[98]('B'的ASCII码)计算位移量,s = s + q 位移表[98] = 4 + 4 3 = 5
4. 重复步骤3,直到找到匹配或s移动到文本串T的末尾。
四、总结
BMH算法通过预计算坏字符位移表,减少了不必要的比较,从而提高了字符串查找的效率。在实际应用中,BMH算法常用于文本编辑器、搜索引擎等需要频繁进行字符串搜索的场景。
相关问题清单及解答:
1. 问题:BMH算法的时间复杂度是多少?
解答:BMH算法的平均时间复杂度为O(n/m),其中n是文本串的长度,m是模式串的长度。
2. 问题:BMH算法的坏字符位移表是如何计算的?
解答:坏字符位移表通过遍历模式串P,对于每个字符,记录其在模式串中最后一次出现的位置。
3. 问题:为什么BMH算法比朴素搜索算法更高效?
解答:BMH算法通过预计算坏字符位移表,减少了不必要的比较次数,特别是当发生不匹配时,可以跳过更多的字符。
4. 问题:BMH算法是否适用于所有类型的字符串搜索?
解答:BMH算法适用于大多数情况下的字符串搜索,但在模式串中字符分布不均匀时,其性能可能不如BoyerMoore算法。
5. 问题:如何实现BMH算法的坏字符位移表?
解答: