詳解KMP算法以及python如何實(shí)現(xiàn)

更新時(shí)間：2020年09月18日 16:11:20 作者：MrDoghead

這篇文章主要介紹了KMP算法的相關(guān)知識以及python如何實(shí)現(xiàn)，幫助大家更好的進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，感興趣的朋友可以了解下

算法思路

Knuth-Morris-Pratt（KMP）算法是解決字符串匹配問題的經(jīng)典算法，下面通過一個(gè)例子來演示一下：

給定字符串"BBC ABCDAB ABCDABCDABDE"，檢查里面是否包含另一個(gè)字符串"ABCDABD"。

1.從頭開始依次匹配字符，如果不匹配就跳到下一個(gè)字符

2.直到發(fā)現(xiàn)匹配字符，然后經(jīng)過一個(gè)內(nèi)循環(huán)嚴(yán)查字符串是否匹配

3.發(fā)現(xiàn)最后一個(gè)D不匹配，下面就該思考應(yīng)該把字符串向右移動多少個(gè)位置呢？傳統(tǒng)做法可能是移動一格，KMP算法就創(chuàng)新在這里。KMP算法通過查詢一個(gè)Partial Match Table（表內(nèi)存有字符串信息），然后計(jì)算出需要移動的步數(shù)，這個(gè)表后面會介紹怎么來的。

這里我們看到D前面是B，查表得到第二個(gè)B對應(yīng)的是2，所以移動數(shù) = 已匹配字符數(shù) - 查表所得數(shù) 也就是 6 - 2 = 4，需要向右移動四格。

下面也是重復(fù)這個(gè)步驟

直到發(fā)現(xiàn)匹配或者字符長度超出（未發(fā)現(xiàn)匹配）。

Partial Match Table

那么這個(gè)查詢的表是怎么來的呢？仍然以"ABCDABD"為例

－　"A"的前綴和后綴都為空集，共有元素的長度為0；

－　"AB"的前綴為[A]，后綴為[B]，共有元素的長度為0；

－　"ABC"的前綴為[A, AB]，后綴為[BC, C]，共有元素的長度0；

－　"ABCD"的前綴為[A, AB, ABC]，后綴為[BCD, CD, D]，共有元素的長度為0；

－　"ABCDA"的前綴為[A, AB, ABC, ABCD]，后綴為[BCDA, CDA, DA, A]，共有元素為"A"，長度為1；

－　"ABCDAB"的前綴為[A, AB, ABC, ABCD, ABCDA]，后綴為[BCDAB, CDAB, DAB, AB, B]，共有元素為"AB"，長度為2；

－　"ABCDABD"的前綴為[A, AB, ABC, ABCD, ABCDA, ABCDAB]，后綴為[BCDABD, CDABD, DABD, ABD, BD, D]，共有元素的長度為0。

python實(shí)現(xiàn)

def partial_table(p):
  '''''partial_table("ABCDABD") -> [0, 0, 0, 0, 1, 2, 0]'''
  prefix = set()
  res = [0]
  for i in range(1, len(p)):
    prefix.add(p[:i])
    postfix = {p[j:i + 1] for j in range(1, i + 1)}
    #print(p[:i+1],prefix,postfix,prefix & postfix or {''})
    res.append(len((prefix & postfix or {''}).pop()))
  return res

def kmp_match(s, p):
  m = len(s);
  n = len(p)
  cur = 0 # 起始指針cur
  table = partial_table(p)
  while cur <= m - n:   #只去匹配前m-n個(gè)
    for i in range(n):
      if s[i + cur] != p[i]:
        cur += max(i - table[i - 1], 1) # 有了部分匹配表,我們不只是單純的1位1位往右移,可以一次移動多位
        break
    else:    
      return True # loop從 break 中退出時(shí)，else 部分不執(zhí)行。
  return False

print partial_table1("ABCDABD")
print kmp_match("BBC ABCDAB ABCDABCDABDE", "ABCDABD")

以上就是詳解KMP算法以及python如何實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于python實(shí)現(xiàn)KMP算法的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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