\(shift-and\) 字符串匹配算法适用于模式串长 \(|P|\) 短于机器字长 \(w\) 的情况,直接用位运算来 \(O(|T||P|/w)\) 获得文本串后缀和模式串前缀的所有匹配信息
定义
文本串 \(T\),模式串 \(P\),不解释了
位向量 \(D\):\(D\) 的长度为 \(P\) 的长度,每一位表示前缀的匹配程度,\(D[j]=1\) 表示前缀 \(P[0,j]\) 匹配后缀 \(T[i-j,i]\)
预处理位向量数组 \(B[Σ]\):对于字符集 \(Σ\) 的每一个字符 \(c\),\(B[c][j]=1\) 表示 \(c\) 允许在位置 \(P[j]\) 出现
过程
还是增量法的观点,假设已经处理好 \(T[0,i-1]\) 的状态,现在考虑迭代到 \(T[i]\) 的更新
此时对于任意的 \(j\),更新 \(D[j]=1\) 当且仅当 \(D[j-1]=1\) ① 且 \(T[i]=P[j]\) ②
\(D[j-1]=1\) 意味着对于文本串后缀 \(T[i-j+1,i]\) 的前缀 \(T[i-j+1,i-1]\) 与模式串前缀 \(P[0,j]\) 的前缀 \(P[0,j-1]\) 相匹配,此时剩下的只需 \(T[i]=P[j]\)
翻译成位运算的更新操作就是:\(D = ((D<<1) + 1) \& B[T[i]]\)
其中,左移 1 并加 1 就是说,加入之前的上一位是匹配的,那当前则认为也是匹配,最低位的前一位是空串,我们也认为匹配(满足①),\(B[T[i]]\) 则检查所有 \(P\) 串的位置 \(i\) 是否允许存放 \(T[i]\) 对应的字符(满足②)
这样我们每一次迭代 \(T\) 的位置 \(i\),都能更新 \(P\) 的所有匹配信息
当 \(D[|P|-1]=1\) 时,就是说当前 \(T\) 的后缀完全匹配了整个 \(P\)
至于 \(shift-or\) 则是把位向量的 0 和 1 含义取反,使得更新可以简化为 \(D = (D<<1) | B[T[i]]\)
完成版
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main() {
string T = "cbcbcbaefb";
string P = "cbcba";
bitset<5> D,B[26];
for(int j = 0; j < P.length(); j++) {
B[P[j]-'a'].set(j);
}
for(int i = 0; i < T.length(); i++) {
D = D << 1;
D.set(0);
D &= B[T[i]-'a'];
if(D.test(P.length()-1)) {
cout << "match@ " << i-P.length()+1 << endl;
}
}
return 0;
}
参考
《柔性字符串匹配》