幾個用C++寫的字符串搜索代碼

1.關於本文

本文中全部的代碼都爲實現一個目標，即：

寫一個函數：從字符串s中找到字符串a第一次出現的位置，不存在則返回-1

2.方法1：樸素的字符串搜索算法

用一個循環來找出全部有效位移

#include<iostream>
#include<string>

using namespace std;

//函數：找出字符串s中第一次出現字符串a的位置（樸素算法）
int IndexOf_01(string s,string a)
{
    bool isMatch;
    for(int i = 0; i <= s.length() - a.length(); i++)
    {
        isMatch = true;
        for(int j = 0; j < a.length(); j++)
        {
            if(s[i + j] != a[j])
            {
                isMatch = false;
                break;
            }
        }

        if(isMatch)
        {
            return i;
        }
    }

    return -1;
}

int main()
{
    string s = "the quick brown fox jumped over the lazy dogs";

    cout << s << endl;
    cout << "index of \"the\": " << IndexOf_01(s, "the") << endl;
    cout << "index of \"quick\": " << IndexOf_01(s, "quick") << endl;
    cout << "index of \"dogs\": " << IndexOf_01(s, "dogs") << endl;
    cout << "index of \"cats\": " << IndexOf_01(s, "cats") << endl;

    return 0;
}

 

3.方法2

本方法受到了 Rabin-Karp 啓發，至關於對原算法作了以下修改

窗口長度：m=a.length()，第一次匹配規則：t=t[0]+t[1]+...+t[t.length()-1]，模p=max

對於字符串s的每個長度爲m的子串，若是該子串全部字符的ASCII碼和與目標字符串相同，則逐個比對該子串與目標字符串是否相同，不然跳過。若子串與目標字符串相同，則認爲匹配，不然繼續向後搜索。

#include<iostream>
#include<string>

using namespace std;

//函數：找出字符串s中第一次出現字符串a的位置（受到Rabin-Karp算法啓發）
int IndexOf_02(string s,string a)
{
    //s的長度應大於a的長度
    if(s.length() < a.length())
    {
        return -1;
    }

    //計算第一組數字和
    int target = 0, current = 0;
    for(int i = 0; i < a.length(); i++)
    {
        target += a[i];
        current += s[i];
    }

    //開始匹配
    bool isMatch;
    for(int i = 0; i <= s.length() - a.length(); )
    {
        //若是全部字符的數字和相同，則進一步比較
        if(current == target)
        {
            isMatch = true;
            for(int j = 0; j < a.length(); j++)
            {
                if(s[i + j] != a[j])
                {
                    isMatch = false;
                    break;
                }
            }

            if(isMatch)
            {
                return i;
            }
        }

        //計算下一組字符的數字和
        current -= s[i];
        current += s[i++ + a.length()];
    }

    return -1;
}

int main()
{
    string s = "the quick brown fox jumped over the lazy dogs";

    cout << s << endl;
    cout << "index of \"the\": " << IndexOf_02(s, "the") << endl;
    cout << "index of \"quick\": " << IndexOf_02(s, "quick") << endl;
    cout << "index of \"dogs\": " << IndexOf_02(s, "dogs") << endl;
    cout << "index of \"cats\": " << IndexOf_02(s, "cats") << endl;

    return 0;
}

4.Knuth-Morris-Pratt（KMP）算法

KMP算法，函數ComputePrefix用於計算輔助數組

#include<iostream>
#include<string>

using namespace std;

//計算前綴
int* ComputePrefix(string a)
{
    int *array = new int[a.length() + 1];

    int x = 0;
    array[0] = 0;
    for(int i = 1; i < a.length(); i++)
    {
        if(a[i] == a[x])
        {
            array[i] = array[i - 1] + 1;
            x++;
        }
        else
        {
            array[i] = 0;
            x = 0;
        }
    }

    return array;
}

//函數：找出字符串s中第一次出現字符串a的位置（KMP算法）
int IndexOf_KMP(string s, string a)
{
    //計算前綴
    int *perfix = new int[a.length()];
    perfix = ComputePrefix(a);

    //判斷a在s中第一次出現的位置
    int x = 0, y = 0;
    while(x < s.length())
    {
        if(s[x + y] == a[y])
        {
            y++;
            if(y == a.length())
            {
                return x;
            }
        }
        else
        {
            if(y == 0)
            {
                x++;
            }
            else
            {
                x += (y - perfix[y - 1]);
            }
            y = 0;
        }
    }

    return -1;
}

int main()
{
    string tests = "ababaabababcabab";
    cout << tests << endl;

    string testa0 = "ababa";
    cout << testa0 << ": " << IndexOf_KMP(tests, testa0) << endl;

    string testa1 = "ababc";
    cout << testa1 << ": "  << IndexOf_KMP(tests, testa1) << endl;

    string testa2 = "cabab";
    cout << testa2 << ": " << IndexOf_KMP(tests, testa2) << endl;

    string testa3 = "aaaaa";
    cout << testa3 << ": " << IndexOf_KMP(tests, testa3) << endl;

    return 0;
}