Brute-Force模式匹配算法

简介: Brute-Force匹配算法,翻译过来可以叫暴力匹配算法,典型应用场景就是字符串的匹配问题,比如寻找一个子串在主串中第一次出现的下标。这种匹配算法的逻辑是这样的:选取主串中指定位置作为匹配的起点(这篇文章使用的是首位作为起点),将子串起点与该起点对比,比对成功后起点后移一位,子串的起点同样后移一位继续比较,直到将子串与主串中全部匹配;若是中途出现比对失败的情况,则将主串从原起点的下一位开始继续这种比较。下面就根据BF算法使用while循环和for循环来分别实现字符串的匹配问题。

前言:

Brute-Force匹配算法,翻译过来可以叫暴力匹配算法,典型应用场景就是字符串的匹配问题,比如寻找一个子串在主串中第一次出现的下标。这种匹配算法的逻辑是这样的:选取主串中指定位置作为匹配的起点(这篇文章使用的是首位作为起点),将子串起点与该起点对比,比对成功后起点后移一位,子串的起点同样后移一位继续比较,直到将子串与主串中全部匹配;若是中途出现比对失败的情况,则将主串从原起点的下一位开始继续这种比较。下面就根据BF算法使用while循环和for循环来分别实现字符串的匹配问题。


一、使用while循环实现BF



BF匹配算法的逻辑已经清楚了,剩下的就是将他转化为代码,其实使用while循环比使用for循环还是更符合BF算法的思想,也更好理解一些。但是使用while循环时处理匹配次数却不像for循环那样方便控制,这点for循环的实现还是优于while循环的。下面是while循环来实现BF匹配算法的代码:代码的阐述就是BF的逻辑细想没什么区别,熟悉下细想很容易就可以看懂了。


代码如下:

//Brute-Force匹配算法,该算法性能比较低----使用while实现
    public static void indexFirst(String strMain,String strSub){
        if(strMain.isEmpty() || strSub.isEmpty() || strSub.length()>strMain.length() ){
            System.out.println(-1);
            return;
        }
        char[] mainChars = strMain.toCharArray();
        char[] subChars = strSub.toCharArray();
        int i =0,j=0;
        while(i<mainChars.length && j<subChars.length){
            //匹配成功,继续匹配下一位
            if(mainChars[i]==subChars[j]){
                if(j==subChars.length-1){
                    System.out.println(i-j);
                    return;
                }
                i++;
                j++;
            }else{
                //匹配不成功,从下一位从新开始匹配
                i=i-j+1;
                j=0;
            }
        }
        System.out.println(-1);
    }


二、使用for循环实现BF



使用for循环实现BF匹配算法时,我们可以控制最外层的匹配次数。即代码中的i<mainChars.length-subChars.length+1,为什么i的取值可以是这个呢?因为若是i大于该值时主串剩余部分长度已经小于子串长度,此时主串已经不可能包含子串了,这样就可以退出循环了。在使用for循环实现的场景中,使用了三种退出循环的语句:continue、break、return。简单的总结下这三种退出循环的用法,如下:

continue:只结束当前这一次循环,开始下一次循环。


break:结束当前循环体,若是双层或者多层循环,只结束break所在的循环体的循环,其他循环不受影响。双层for循环中内层for循环使用break,相当于单层for循环中使用continue。这句话优点绕,绕不过来就看前面一句就好,这一句不用理会。


return:使用return会退出所有的for循环,无论多少层嵌套,整个方法到此就结束了。

代码如下:

    //Brute-Force匹配算法,该算法性能比较低----使用for循环实现
    /**
     * 
     * @param strMain
     * @param strSub
     */
    public static void indexFirstFor(String strMain,String strSub){
        if(strMain.isEmpty() || strSub.isEmpty() || strSub.length()>strMain.length() ){
            System.out.println(-1);
            return;
        }
        char[] mainChars = strMain.toCharArray();
        char[] subChars = strSub.toCharArray();
        for(int i=0;i<mainChars.length-subChars.length+1;i++){
            for(int j=0;j<subChars.length;j++){
                if(mainChars[i]==subChars[j]){
                    if(j==subChars.length-1){
                        System.out.println(i-j);
                        return;
                    }
                    i++;
                    continue;
                }else{
                    break;
                }
            }
        }
        System.out.println(-1);
    }


三、测试两种实现是否正确



上面两种BF的实现代码已经完成了,下面就来测试下是否可用吧,笔者已经做了足够做的测试,在这里就只使用一种来展示下结果如下:

image.gif


从上面的输出可以看到这种算法的实现没有问题。


四、总结



BF匹配算法,并不是一种高效的匹配算法,学习这种匹配算法,只是学习个反面教材,在真正的使用中,我们不应该去直接使用该算法去解决匹配场景的问题,相对更优秀的KMP算法才是我们应该考虑的。

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