数据结构与算法JavaScript (四) 串(BF)

串是由零个或多个字符组成的有限序列,又叫作字符串javascript

串的逻辑结构和线性表很类似的,不一样的是串针对是是字符集,因此在操做上与线性表仍是有很大区别的。线性表更关注的是单个元素的操做CURD,串则是关注查找子串的位置,替换等操做。html

固然不一样的高级语言对串的基本操做都有不一样的定义方法,可是总的来讲操做的本质都是类似的。好比javascrript查找就是indexOf, 去空白就是trim,转化大小写toLowerCase/toUpperCase等等java

这里主要讨论下字符串模式匹配的几种经典的算法:BF、BM、KMPgit

 


BF(Brute Force)算法github

Brute-Force算法的基本思想:算法

从目标串s 的第一个字符起和模式串t的第一个字符进行比较,若相等,则继续逐个比较后续字符,不然从串s 的第二个字符起再从新和串t进行比较。express

依此类推,直至串t 中的每一个字符依次和串s的一个连续的字符序列相等,则称模式匹配成功,此时串t的第一个字符在串s 中的位置就是t 在s中的位置,不然模式匹配不成功app

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可见BF算法是一种暴力算法,又称为朴素匹配算法或蛮力算法。ide

 

 


 

主串 BBC ABB ABCF性能

子串 ABC

在主串中找出子串的位置,对应了其实就是javascript的indexOf查找方法的实现了

var sourceStr = "BBC ABB ABCF";
var searchStr = "ABC";
 
 
function BF_Ordinary(sourceStr, searchStr) {
  var sourceLength = sourceStr.length;
  var searchLength = searchStr.length;
  var padding      = sourceLength - searchLength; //循环的次数
  //BBC ABB ABCF =>ABC => 搜索9次
  for (var i = 0; i <= padding; i++) {
    //若是知足了第一个charAt是相等的
    //开始子循环检测
    //其中sourceStr的取值是须要叠加i的值
    if (sourceStr.charAt(i) == searchStr.charAt(0)) {
      //匹配成功的数据
      var complete = searchLength;
      for (var j = 0; j < searchLength; j++) {
        if (sourceStr.charAt(i + j) == searchStr.charAt(j)) {
          --complete
          if (!complete) {
            return i;
          }
        }
      }
    }
  }
  return -1;
}

BF算法就是简单粗暴,直接把BBC ABB ABCF母串的每个字符的下表取出来与模式串的第一个字符匹配,若是相等就进去字串的再次匹配

这里值得注意:

1:最外围循环的次数sourceLength - searchLength,由于咱们匹配的母串至少要大于等于子串

2:在子串的继续匹配中,母串的起点是须要叠加的(i+j)

3:经过一个条件判断是否彻底匹配complete,BBC ABB ABCF中,咱们在ABB的时候就须要跳过去

 上面是最简单的一个算法了,代码上还有更优的处理,好比在自串的匹配上能够采起取反的算法

 

优化算法(一)

function BF_Optimize(sourceStr, searchStr) {
    var mainLength   = sourceStr.length;
    var searchLength = searchStr.length;
    var padding      = mainLength - searchLength;
    for (var offset = 0; offset <= padding; offset++) {
      var match = true;
      for (var i = 0; i < searchLength; i++) {
        //取反,若是只要不相等
        if (searchStr.charAt(i) !== sourceStr.charAt(offset + i)) {
          match = false;
          break;
        }
      }
      if (match) return offset;
    }
    return -1;
}

 咱们不须要判断为真的状况,咱们只要判断为假的状况就能够了,当子匹配结束后match没有被修改过的话,则说明此匹配是彻底匹配

 

以上2种方法咱们都用到了子循环,咱们可否改为一个循环体呢?

其实咱们能够看到规律,主串每次都只会递增+1,子串每次匹配也是从头开始匹配,因此咱们能够改为一个while,控制下标指针就能够了

 

优化算法(二)

function BF_Optimize_2(sourceStr, searchStr) {
  var i = 0,
      j = 0;

    while (i < sourceStr.length) {
        // 两字母相等则继续  
        if (sourceStr.charAt(i) == searchStr.charAt(j)) {
          i++;
          j++;
        } else { // 两字母不等则角标后退从新开始匹配  
          i = i - j + 1; // i 回退到上次匹配首位的下一位  
          j = 0; // j 回退到子串的首位  
        }

        if (j == searchStr.length) {
          return i - j;
        }

    }
}

i就是主串的下标定位,j就是子串的下标定位

当主串子串相等的时候,就进入了子串的循环模式,当子循环的次数j知足子串长度时,就验证是彻底匹配

当主串子串不相等的时候,就须要把主串的下标日后移一位,固然i的时候,由于可能通过子串的处理,因此须要i-j+1, 而后复位子串

 

具体咱们能够看看代码比较

基于BF算法的四种结构,for/while/递归


BF也是经典的前缀匹配算法,前缀还包括KMP,咱们可见这种算法最大缺点就是字符匹配失败指针就要回溯,因此性能很低,以后会写一下KMP与BM算法针对BF的的升级

git代码下载: https://github.com/JsAaron/data_structure

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