update on 2023.11.17 NOIP前来复习板子,发现KMP整理的不是很到位,所以更新详细一些。
浅显易懂的讲解视频:(dalao讲得太好了\(%%%\))
\(kmp\)(字符串匹配)的概念:
- 主串:被匹配的字符串
- 模式串:匹配的串
- 最长前后缀:一个字符串某个前缀后后缀相同,而且长度尽可能长
先讲暴力算法:
遍历主串,如果有一个字符与模式串不一样,适配了,那么主串就回到原来的位置+1,相当于一个 \(O(n \times m)\) 的复杂度.
因为复杂度过大,所以三位大佬(K,M,P)发明出了KMP算法,他的核心思想就是利用已知的数据,利用好,不往回头走,从而做到 \(O(n+m)\) 的复杂度。
设:
- 主串的下标是 \(i\)
- 模式串的下标是 \(j\)
他的做法就是不让i往回走,所以就能达到线性的时间复杂度
首先我们要预处理出 \(next\) 数组。
预处理完后。我们需要遍历一遍主串,按照暴力的思想一个个字符串相匹配,如果失配了。
那么我们设 \(k\) 为: 上一个下标(最后一个正确匹配的下标)的 \(next\) 数组。
然后将 $ j $ 加上 \(k\) ,也就是将模式串的下标往右移动k个下标,这样就可以跳过一些字符,但依然不影响答案。如果有一部分重复的例如: \(ABABC\) 中找 \(ABC\),自然,匹配到 \(C\) 的时候,就失配了。所以就找到第二个字符的 \(next\) 数组的值,为 \(2\),所以直接跳过了前面的 \(AB\),就直接配对了 \(ABC\)。
但是为什么这个 \(next\) 数组可以知道?
因为 \(next\) 数组存储的是主串中从头到这个下标的最长前后缀。如果他们有相同的前后缀,那么就可以跳过这些(注意:最长前后缀的长度不能等于计算的字符串,不然跳过整个字符串还有什么意义?)
当然,计算每一个字符串的最长前后缀也不是暴力的,我们可以分两种情况,如果遍历到 \(i\) ,那么已知\([1,i-1]\)的最长前后缀,假设其长度为\(k\),那么这个字符串的 \([1,k]\) 和 \([i-k,i-1]\) 相等,如果 \(i\) 和 \(k+1\) 能相等,那么 \([1,i]\) 的最长前后缀长度就是 \(k+1\) 否则,我们就按照之前的字符串的前缀。(具体看视频
更新部分:
数学课上拿着NOI辞典上写的一些笔记。。
For example:
第一种情况:
每一次比较 \(S_{next_{i-1} + 1}\) 的位置和 \(S_i\) 对比,如果匹配成功,那么显然是 \(next_i = next_{i-1} + 1\)。
第二种情况:匹配失败
假设首先知道 \(next_{12} = 5\)
ACBACDDACBAC
后面加入一个 B
。显然 D
不等于 B
。所以此时我们就要往前跳。
我们发现:ACBACDDACBAC
中前面的 ACBAC
的后面的 AC
和后面的 ACBAC
的后面的 AC
。说的可能有点绕,不太好讲,具体还是看图吧。两个字符串相等,他们的后缀也一定相等。(说了跟说了似的
然而,前面的 ACBAC
的 \(next\) 数组是 \(2\)。因此其中的两个 AC
也是一样的。
ACBACDDACBAC
的前缀 AC
和后缀 AC
是一样的,于是下标往右移,发现左边的 AC
+ B
是与新加入的 B
相匹配。
于是就可以知道 ACBACDDACBACB
的 \(next\) 数组是 \(2+1=3\)。
因此,讲完了,感觉还是图画的清楚点。
实现流程:根据书中的话来说:
(1)设 \(j\) 为 \(next_{i-1}\) ,\(S_{j+1} = s_i\) 那么 \(next_i = j+1\)
(2)若不相等,\(j\) 需要变得更小,以满足 \(S_{[1,j]} = S_{[i-j,j-1]}\) 的最大值。即 \(j = next_j\) (其实上文主要解释了 \(j\) 为什么会等于 \(next_j\)。若此时 \(S_{j+1} = S_i\) 那么 \(next_i = j+1\)
(3)若仍然不相等,重复(2)直到 \(j=0\) 为止。
AC Code:
#include<bits/stdc++.h>
#define ll long long
using namespace std;
const int N = 1e6+5;
char s1[N],s2[N];
int l1,l2;
int nxt[N];
int main(){
scanf("%s",s1+1);l1 = strlen(s1+1);
scanf("%s",s2+1);l2 = strlen(s2+1);
for(int i = 2,j = 0;i <= l2;++i){
while(j&&s2[i] != s2[j+1])j=nxt[j];
if(s2[i]==s2[j+1]) ++j;
nxt[i]=j;
}
for(int i = 1,j = 0;i <= l1;++i){
while(j && s1[i] != s2[j+1])j=nxt[j];
if(s1[i]==s2[j+1]) ++j;
if(j==l2) printf("%d\n",i-l2+1),j=nxt[j];
}
for(int i = 1;i <= l2;i++) printf("%d ",nxt[i]);
return 0;
}
有什么错误欢迎指出。
标签:主串,AC,下标,后缀,next,算法,字符串 From: https://www.cnblogs.com/gsczl71/p/17888951.html