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扩展KMP算法

时间:2015-03-24 22:57:57      阅读:396      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]
   问题描写叙述:给出模板串A和子串B,长度分别为lenA和lenB,要求在线性时间内,对于每一个A[i](0<=i<lenA),求出A[i..lenA-1]与B的最长公共前缀长度,记为ex[i](或者说,ex[i]为满足A[i..i+z-1]==B[0..z-1]的最大的z值)。扩展KMP能够用来解决非常多字符串问题,如求一个字符串的最长回文子串和最长反复子串。
   算法解说:设next[i]为满足B[i..i+z-1]==B[0..z-1]的最大的z值(也就是B的自身匹配)。设眼下next[0..lenB-1]与ex[0..i-1]均已求出,要用它们来求ex[i]的值。设p为眼下A串中匹配到的最远位置,k为让其匹配到最远位置的值(或者说,k是在0<=i0<i的全部i0值中,使i0+ex[i0]-1的值最大的一个,p为这个最大值,即k+ex[k]-1),显然,p之后的全部位都是未知的,也就是眼下还无法知道A[p+1..lenA-1]中的不论什么一位和B的不论什么一位是否相等。依据ex的定义可得,A[k..p]==B[0..p-k],由于i>k,所以又有A[i..p]==B[i-k..p-k],设L=next[i-k],则依据next的定义有B[0..L-1]==B[i-k..i-k+L-1]。考虑i-k+L-1与p-k的关系:
    (1)i-k+L-1<p-k,即i+L<=p。这时,由A[i..p]==B[i-k..p-k]能够得到A[i..i+L-1]==B[i-k..i-k+L-1],又由于B[0..L-1]==B[i-k..i-k+L-1]所以A[i..i+L-1]==B[0..L-1],这就说明ex[i]>=L。又由于next的定义可得,A[i+L]必定不等于B[L](否则A[i..i+L]==B[0..L],由于i+L<=p,所以A[i..i+L]==B[i-k..i-k+L],这样B[0..L]==B[i-k..i-k+L],故next[i-k]的值应为L+1或更大),这样,能够直接得到ex[i]=L!
    (2)i+k-L+1>=p-k,即i+L>p。这时,首先能够知道A[i..p]和B[0..p-i]是相等的(由于A[i..p]==B[i-k..p-k],而i+k-L+1>=p-k,由B[0..L-1]==B[i-k..i-k+L-1]可得B[0..p-i]==B[i-k..p-k],即A[i..p]==B[0..p-i]),然后,对于A[p+1]和B[p-i+1]是否相等,眼下是不知道的(由于前面已经说过,p是眼下A串中匹配到的最远位置,在p之后无法知道不论什么一位的匹配信息),因此,要从A[p+1]与B[p-i+1]開始往后继续匹配(设j为眼下B的匹配位置的下标,一開始j=p-i+1,每次比較A[i+j]与B[j]是否相等,直到不相等或者越界为止,此时的j值就是ex[i]的值)。在这样的情况下,p的值必定会得到延伸,因此更新k和p的值。边界:ex[0]的值须要预先求出,然后将初始的k设为0,p设为ex[0] -1。对于求next数组,也是“自身匹配”,类似KMP的方法处理就可以。唯一的不同点也在边界上:能够直接知道next[0]=lenB,next[1]的值预先求出,然后初始k=1,p=ex[1]。

 须要严重注意的是:在上述的情况(2)中,本该从A[p+1]与B[p-i+1]開始匹配,可是,若p+1<i,也就是p-i+1<0(这样的情况是有可能发生的,当ex[i-1]=0,且前面的ex值都没有延伸到i及以后的时候)的话,须要将A、B的下标都加1(由于此时p必定等于i-2,假设A、B的下标用两个变量x、y控制的话,x和y都要加1)!!!!!

   代码:

int next[maxn],extend[maxn]; //extend[i]表示原串以第i開始与模式串的前缀的最长匹配
void EKMP(char s[],char t[])//s[]为主串,t[]为模版串
{
    int i,j,p,l;
    int len=strlen(t);
    int len1=strlen(s);
    memset(next,0,sizeof(next));
    memset(extend,0,sizeof(extend));
    next[0]=len;
    j=0;
    while(1+j<len&&t[j]==t[1+j])j++;
    next[1]=j;
    int a=1;
    for(i=2; i<len; i++)
    {
        p=next[a]+a-1;
        l=next[i-a];
        if(i+l<p+1)next[i]=l;
        else
        {
            j=max(0,p-i+1);
            while(i+j<len&&t[i+j]==t[0+j])j++;
            next[i]=j;
            a=i;
        }
    }
    j=0;
    while(j<len1&&j<len&&s[j]==t[j])j++;
    extend[0]=j;
    a=0;
    for(i=1; i<len1; i++)
    {
        p=extend[a]+a-1;
        l=next[i-a];
        if(l+i<p+1)extend[i]=next[i-a];
        else
        {
            j=max(0,p-i+1);
            while(i+j<len1&&j<len&&s[i+j]==t[j])j++;
            extend[i]=j;
            a=i;
        }
    }
}
代码来源:点击打开链接

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    这些理论性的东西,看到一半实在是看不下去啦,,抓狂抓狂,,,,还是通过做题目来理解理论分析吧。。。做到对应的题目在加到本博文中吧。






扩展KMP算法

原文:http://www.cnblogs.com/mengfanrong/p/4364145.html

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