模式匹配应用
来源：互联网 发布：手机淘宝网2016 编辑：程序博客网 时间：2024/05/22 02:24
比较经典的Brute-Force算法与KMP算法的效率的优劣。
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #define MAXSIZE 60 typedef struct { char str[MAXSIZE]; int length; }SeqString; int B_FIndex(SeqString S,int pos,SeqString T,int *count); int KMP_Index(SeqString S,int pos,SeqString T,int next[],int *count); void GetNext(SeqString T,int next[]); void GetNextVal(SeqString T,int nextval[]); void PrintArray(SeqString T,int next[],int nextval[],int length); void StrAssign(SeqString *S,char cstr[]);//串的赋值操作 int StrEmpty(SeqString S);//判断串是否为空 int StrLength(SeqString S);//求串的长度操作 void StrCopy(SeqString *T,SeqString S);//串的复制操作 int StrCompare(SeqString S,SeqString T);//串的比较操作 int StrInsert(SeqString *S,int pos,SeqString T);//串的插入操作 int StrDelete(SeqString *S,int pos,int len);//串的删除操作 int StrConcat(SeqString *T,SeqString S);//串的连接操作 int SubString(SeqString *Sub,SeqString S,int poos,int len);//截取子串操作 int StrReplace(SeqString *S,SeqString T,SeqString V);//串的替换操作 int StrIndex(SeqString S,int pos,SeqString T);//串的定位操作 void StrClear(SeqString *S);//清空串操作 void StrPrint(SeqString S);//串的输出声明 #include "string.h" /*经典的模式匹配算法Brute-Force*/ /*假设串采用顺序存储方式存储，则Brute-Force匹配算法如下*/ int B_FIndex(SeqString S,int pos,SeqString T,int *count) /*在主串S中的第pos个位置开始查找子串T，如果找到，返回子串在主串中的位置；否则返回-1*/ { int i,j; i = pos-1; j = 0; *count = 0; while(i < S.length && j < T.length) { if(S.str[i] == T.str[j]) /*如果串S和串T中对应的位置的字符相等，则继续比较下一个字符*/ { i++; j++; } else /*如果当前对应位置的字符不相等，则从串S的下一个字符开始，从T的第0个字符开始比较*/ { i = i-j+1; j = 0; } (*count)++; } if(j >= T.length) /*如果在串S中找到串T，则返回子串T在主串S中的位置*/ { return i-j+1; } else { return -1; } } /*KMP算法*/ /*KMP算法思想*/ /*利用模式串T的next函数值求T在主串S中的第pos个字符之间的位置的KMP算法描述如下：*/ int KMP_Index(SeqString S,int pos,SeqString T,int next[],int *count) { int i,j; i = pos-1; j = 0; *count = 0; while(i < S.length && j < T.length) { if(-1 == j || S.str[i] == T.str[j]) /*如果j=-1或当前字符相等，则继续比较后面的字符*/ { i++; j++; } else/*如果当前字符不相等，则将模式串向右移动*/ { j = next[j];/*数组next保存next函数值*/ } (*count)++; } if(j >= T.length)/*匹配成功，则返回子串T在主串S中的位置，否则返回-1*/ { return i-T.length+1; } else { return -1; } } /*求next函数值*/ /*算法描述如下*/ void GetNext(SeqString T,int next[]) { int j,k; j = 0; k = -1; next[0] = -1; while(j < T.length) { if(-1 == k || T.str[j] == T.str[k]) { j++; k++; next[j] = k; } else { k = next[k]; } } } /*改进算法如下*/ void GetNextVal(SeqString T,int nextval[]) { int j,k; j = 0; k = -1; nextval[0] = -1; while(j < T.length) { if(-1 == k || T.str[j] == T.str[k]) { j++; k++; if(T.str[j] != T.str[k]) { nextval[j] = k; } else { nextval[j] = nextval[k]; } } else { k = nextval[k]; } } } void PrintArray(SeqString T,int next[],int nextval[],int length) { int j; printf("j:\t\t"); for(j = 0;j < length;j++) { printf("%3d",j); } printf("\n"); printf("模式串：\t"); for(j = 0;j < length;j++) { printf("%3c",T.str[j]); } printf("\n"); printf("next[j]:\t"); for(j = 0;j < length;j++) { printf("%3d",next[j]); } printf("\n"); printf("nextval[j]:\t"); for(j = 0;j < length;j++) { printf("%3d",nextval[j]); } printf("\n"); } void StrAssign(SeqString *S,char cstr[])//串的赋值操作(将常量cstr中的字符赋值给串S) { int i = 0; for(i = 0;cstr[i]!='\0';i++) { S->str[i] = cstr[i]; } S->length = i; } int StrEmpty(SeqString S)//判断串是否为空 { if(S.length == 0) { return 1; } else { return 0; } } int StrLength(SeqString S)//求串的长度操作 { return S.length ; } void StrCopy(SeqString *T,SeqString S)//串的复制操作(将串S中的每一个字符赋给T) { int i; for(i = 0;i < S.length ;i++) { T->str[i] = S.str[i]; } T->length = S.length ; } int StrCompare(SeqString S,SeqString T)//串的比较操作 { int i; for(i = 0;i < S.length&&i < T.length ;i++)//比较两个串中的字符 { if(S.str[i] != T.str[i])//如果出现字符不同，则返回两个字符的差值 { return (S.str[i]-T.str[i]); } } return (S.length - T.length);//如果比较完毕，返回两个字符串的长度的差值 } int StrInsert(SeqString *S,int pos,SeqString T)//串的插入操作(在串S的pos个位置插入串T) { int i; if(pos < 0 || pos-1 > S->length) { printf("插入位置不正确\n"); return 0; } if(S->length + T.length <= MAXSIZE)//子串完整插入到串中 { //在插入子串T前，将S中的pos后的字符向后移动len个位置 for(i = S->length+T.length-1;i >= pos+T.length-1;i--) { S->str[i] = S->str[i-T.length]; } //将串插入到S中 for(i = 0;i < T.length ;i++) { S->str[pos+i-1] = T.str[i]; } S->length = S->length +T.length ; return 1; } else if(pos +T.length <= MAXSIZE)//子串完全插入S中，但是S中的字符会被截断 { for(i = MAXSIZE-1;i > T.length +pos-1;i--) { S->str[i] = S->str[i-T.length]; } for(i = 0;i < T.length ;i++) { S->str[i+pos-1] = T.str[i]; } S->length = MAXSIZE; return 0; } else//子串T不能完全插入到S中，T将会有字符被舍弃 { for(i = 0;i < MAXSIZE-pos;i++) { S->str[i+pos-1] = T.str[i]; } S->length = MAXSIZE; return 0; } } int StrDelete(SeqString *S,int pos,int len)//串的删除操作(在串S中删除pos开始的len个字符,然后将后面的字符向前移动) { int i,flag; if(pos < 0 || len < 0 || pos+len-1 > S->length) { printf("删除位置不正确，参数len不合法\n"); flag = 0; } else { for(i = pos+len;i <= S->length-1;i++) { S->str[i-len] = S->str[i]; } S->length = S->length -len;//修改串S的长度 flag = 1; } return flag; } int StrConcat(SeqString *T,SeqString S)//串的连接操作(将串S连接在串T的后面) { int i,flag; if(T->length +S.length <= MAXSIZE) { for(i = T->length ;i < T->length +S.length ;i++) { T->str[i] = S.str[i-T->length]; } T->length = T->length +S.length ; flag = 1; } else if(T->length < MAXSIZE) { for(i = T->length ;i < MAXSIZE;i++) { T->str[i] = S.str[i-T->length]; } T->length = MAXSIZE; flag = 0; } return flag; } int SubString(SeqString *Sub,SeqString S,int pos,int len)//截取子串操作(截取串S中从第pos个字符开始，长度为len的连续字符，并赋值给Sub) { int i; if(pos < 0 || len < 0 || pos+len-1 > S.length) { printf("参数pos和len不合法\n"); return 0; } else { for(i = 0;i < len;i++) { Sub->str[i] = S.str[i+pos-1]; } Sub->length = len; return 1; } } int StrIndex(SeqString S,int pos,SeqString T)//串的定位操作(在主串S中的第pos个位置开始查找子串T,如果主串S中存在与串T值相等的子串，返回子串在主串第pos个字符后第一次出现的位置) { int i,j; if(StrEmpty(T)) { return 0; } i = pos; j = 0; while(i < S.length && j < T.length) { if(S.str[i] == T.str[j]) { i++; j++; } else//如果当前对应位置的字符不相等，则从串S的下一个字符开始，从T的第0个字符开始比较 { i = i-j+1; j = 0; } } if(j >= T.length)//如果在串S中找到串T，则返回子串T在主串S中的位置 { return i-j+1; } else { return -1; } } int StrReplace(SeqString *S,SeqString T,SeqString V)//串的替换操作(如果串S中存在子串T，则用V替换串S中的所有子串T) { int flag; int i = 0; if(StrEmpty(T)) { return 0; } while(i) { i = StrIndex(*S,i,T);//利用串的定位操作在串S中查找T的位置 if(i) { StrDelete(S,i,StrLength(T));//如果找到子串T,则将S中的串T删除 flag = StrInsert(S,i,V);//将V插入 if(!flag) { return 0; } i += StrLength(V); } } return 1; } void StrClear(SeqString *S)//清空串操作 { S->length = 0; } void StrPrint(SeqString S)//串的输出声明 { int i; for(i = 0;i < S.length ;i++) { printf("%c",S.str[i]); } printf("\n"); } #include "string.h" int main(void) { SeqString S,T; int count1 = 0; int count2 = 0; int count3 = 0; int find; int next[40]; int nextval[40]; StrAssign(&S,"abaababaddecab"); StrAssign(&T,"abad"); GetNext(T,next); GetNextVal(T,nextval); printf("模式串T的next和改进后的next的值：\n"); PrintArray(T,next,nextval,StrLength(T)); find = B_FIndex(S,1,T,&count1); if(find > 0) { printf("Brute-Force算法的比较次数为:%2d\n",count1); } find = KMP_Index(S,1,T,next,&count2); if(find > 0) { printf("利用next的KMP算法的比较次数为:%2d\n",count2); } find = KMP_Index(S,1,T,nextval,&count3); if(find > 0) { printf("利用nextval的KMP算法的比较次数为:%2d\n",count3); } StrAssign(&S,"cbccccbcacbccbacbccbcbcbc"); StrAssign(&T,"cbccbcbc"); GetNext(T,next); GetNextVal(T,nextval); printf("模式串T的next和改进后的next的值：\n"); PrintArray(T,next,nextval,StrLength(T)); find = B_FIndex(S,1,T,&count1); if(find > 0) { printf("Brute-Force算法的比较次数为:%2d\n",count1); } find = KMP_Index(S,1,T,next,&count2); if(find > 0) { printf("利用next的KMP算法的比较次数为:%2d\n",count2); } find = KMP_Index(S,1,T,nextval,&count3); if(find > 0) { printf("利用nextval的KMP算法的比较次数为:%2d\n",count3); } return 0; } 运行结果如下：
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