乙巳🐍年

acc8226 的博客

KMP 算法基本原理

KMP 算法是根据三位作者(D.E.Knuth,J.H.Morris 和 V.R.Pratt)的名字来命名的,算法的全称是 Knuth Morris Pratt 算法,简称为 KMP 算法。

KMP 算法的核心思想,跟上一节讲的 BM 算法非常相近。我们假设主串是 a,模式串是 b。在模式串与主串匹配的过程中,当遇到不可匹配的字符的时候,我们希望找到一些规律,可以将模式串往后多滑动几位,跳过那些肯定不会匹配的情况。

还记得我们上一节讲到的好后缀和坏字符吗?这里我们可以类比一下,在模式串和主串匹配的过程中,把不能匹配的那个字符仍然叫作坏字符,把已经匹配的那段字符串叫作好前缀

KMP 算法就是在试图寻找一种规律:在模式串和主串匹配的过程中,当遇到坏字符后,对于已经比对过的好前缀,能否找到一种规律,将模式串一次性滑动很多位?

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如何选择合适的排序算法?

如果要实现一个通用的、高效率的排序函数,我们应该选择哪种排序算法?我们先回顾一下前面讲过的几种排序算法。

如何优化快速排序?

我们先来看下,为什么最坏情况下快速排序的时间复杂度是 O(n2) 呢?我们前面讲过,如果数据原来就是有序的或者接近有序的,每次分区点都选择最后一个数据,那快速排序算法就会变得非常糟糕,时间复杂度就会退化为 O(n2)。实际上,这种 O(n2) 时间复杂度出现的主要原因还是因为我们分区点选得不够合理。那什么样的分区点是好的分区点呢?或者说如何来选择分区点呢?最理想的分区点是:被分区点分开的两个分区中,数据的数量差不多。如果很粗暴地直接选择第一个或者最后一个数据作为分区点,不考虑数据的特点,肯定会出现之前讲的那样,在某些情况下,排序的最坏情况时间复杂度是 O(n2)。为了提高排序算法的性能,我们也要尽可能地让每次分区都比较平均。我这里介绍两个比较常用、比较简单的分区算法,你可以直观地感受一下。

1. 三数取中法
我们从区间的首、尾、中间,分别取出一个数,然后对比大小,取这 3 个数的中间值作为分区点。这样每间隔某个固定的长度,取数据出来比较,将中间值作为分区点的分区算法,肯定要比单纯取某一个数据更好。但是,如果要排序的数组比较大,那“三数取中”可能就不够了,可能要“五数取中”或者“十数取中”。

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