From Gossip@caterpillar

Algorithm Gossip: 字串核對

 說明

今日的一些高階程式語言對於字串的處理支援越來越強大(例如Java、Perl等),不過字串搜尋本身仍是個值得探討的課題,在這邊以Boyer- Moore法來說明如何進行字串說明,這個方法快且原理簡潔易懂。

解法

字串搜尋本身不難,使用暴力法也可以求解,但如何快速搜尋字串就不簡單了,傳統的字串搜尋是從關鍵字與字串的開頭開始比對,例如 Knuth-Morris-Pratt 演算法 字串搜尋,這個方法也不錯,不過要花時間在公式計算上;Boyer-Moore字串核對改由關鍵字的後面開始核對字串,並製作前進表,如果比對不符合則依前進表中的值前進至下一個核對處,假設是p好了,然後比對字串中p-n+1至p的值是否與關鍵字相同。
字串核對

那麼前進表該如何前進,舉個實際的例子,如果要在字串中搜尋JUST這個字串,則可能遇到的幾個情況如下所示:
字串核對


依照這個例子,可以決定出我們的前進值表如下:
其它 J U S T
4 3 2 1 4(match?)

如果關鍵字中有重複出現的字元,則前進值就會有兩個以上的值,此時則取前進值較小的值,如此就不會跳過可能的位置,例如texture這個關鍵字,t的前 進值應該取後面的3而不是取前面的7。

實作

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

void table(char*); // 建立前進表
int search(int, char*, char*); // 搜尋關鍵字
void substring(char*, char*, int, int); // 取出子字串

int skip[256];

int main(void) {
char str_input[80];
char str_key[80];
char tmp[80] = {'\0'};
int m, n, p;

printf("請輸入字串:");
gets(str_input);
printf("請輸入搜尋關鍵字:");
gets(str_key);

m = strlen(str_input); // 計算字串長度
n = strlen(str_key);
table(str_key);
p = search(n-1, str_input, str_key);

while(p != -1) {
substring(str_input, tmp, p, m);
printf("%s\n", tmp);
p = search(p+n+1, str_input, str_key);
}

printf("\n");

return 0;
}

void table(char *key) {
int k, n;

n = strlen(key);

for(k = 0; k <= 255; k++)
skip[k] = n;
for(k = 0; k < n - 1; k++)
skip[key[k]] = n - k - 1;
}

int search(int p, char* input, char* key) {
int i, m, n;
char tmp[80] = {'\0'};

m = strlen(input);
n = strlen(key);

while(p < m) {
substring(input, tmp, p-n+1, p);

if(!strcmp(tmp, key)) // 比較兩字串是否相同
return p-n+1;
p += skip[input[p]];
}

return -1;
}

void substring(char *text, char* tmp, int s, int e) {
int i, j;

for(i = s, j = 0; i <= e; i++, j++)
tmp[j] = text[i];

tmp[j] = '\0';
}

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

public class StringMatch {
private int[] skip;
private int p;
private String str;
private String key;

public StringMatch(String key) {
skip = new int[256];
this.key = key;

for(int k = 0; k <= 255; k++)
skip[k] = key.length();
for(int k = 0; k < key.length() - 1; k++)
skip[key.charAt(k)] = key.length() - k - 1;
}

public void search(String str) {
this.str = str;
p = search(key.length()-1, str, key);
}

private int search(int p, String input, String key) {
while(p < input.length()) {
String tmp = input.substring(
p-key.length()+1, p+1);

if(tmp.equals(key)) // 比較兩字串是否相同
return p-key.length()+1;
p += skip[input.charAt(p)];
}

return -1;
}

public boolean hasNext() {
return (p != -1);
}

public String next() {
String tmp = str.substring(p);
p = search(p+key.length()+1, str, key);
return tmp;
}

public static void main(String[] args)
throws IOException {
BufferedReader bufReader =
new BufferedReader(
new InputStreamReader(System.in));

System.out.print("請輸入字串:");
String str = bufReader.readLine();
System.out.print("請輸入搜尋關鍵字:");
String key = bufReader.readLine();

StringMatch strMatch = new StringMatch(key);
strMatch.search(str);

while(strMatch.hasNext()) {
System.out.println(strMatch.next());
}
}
}