【大数据算法】时间亚线性算法之:串相等判定算法。

2024-09-01 06:20

本文主要是介绍【大数据算法】时间亚线性算法之:串相等判定算法。,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

串相等判定算法

  • 1、引言
  • 2、串相等判定算法
    • 2.1 定义
    • 2.2 核心原理
    • 2.3 应用场景
    • 2.4 算法公式
      • 2.4.1 Rabin-Karp算法
      • 2.4.2 哈希函数
    • 2.5 代码示例
  • 3、总结

1、引言

小屌丝:鱼哥, 啥是串相等判定算法啊
小鱼:这个… en…en…
小屌丝:咋了,这个问题难住你了? 不能吧
小鱼:难住了,难住了, 我现在饿的迷糊了。
小屌丝:我~ 这个真是的。 这时间赶的。
小鱼:要不,先去吃个饭?
小屌丝:行行行,
小鱼:你这是不高兴啊,不乐意啊
小屌丝:没没没, 我这不是笑着吗
在这里插入图片描述
小鱼:行,你笑就行,那咱就走?
小屌丝:行啊,走吧。
小鱼:吃得差不多了,泡个澡去?
小屌丝:鱼哥,你这又…
小鱼:泡泡澡,顺便说说串相等判定算法。
小屌丝:行啊~ ~

2、串相等判定算法

2.1 定义

  • 时间亚线性串相等判定算法:指那些执行时间复杂度低于O(n)的字符串相等性判定算法。
  • 这类算法通过预处理或者特定的数据结构,在一定条件下实现比线性时间更快的性能。

2.2 核心原理

常见的时间亚线性的字符串相等判定算法主要有基于哈希的算法和基于树的数据结构算法。这些算法的核心思路通常包括:

  • 哈希算法:利用字符串的哈希值进行比较。哈希值的计算复杂度通常是 O ( 1 ) O(1) O(1),因此利用哈希值进行比较可以显著减少整体比较时间。
  • Trie树:用Trie树来存储大规模字符串集合,通过树的结构加速查询和比较操作。
  • Rabin-Karp算法:这种算法使用滚动哈希技术,在滑动窗口的情况下计算哈希值,使得字符串比较的平均复杂度低于 O ( n ) O(n) O(n)

2.3 应用场景

串相等判定算法在多个领域有广泛应用,包括但不限于:

  • 网络安全:防止字典攻击和暴力破解,快速确认用户输入的口令是否在已知的口令集内。
  • 文本搜索:高效匹配大规模文本中的关键字,如搜索引擎中的匹配操作。
  • 基因序列匹配:在生物信息学中,快速比较和匹配DNA或RNA序列。
  • 数据去重:去除大规模数据集中的重复字符串。

2.4 算法公式

2.4.1 Rabin-Karp算法

以Rabin-Karp算法为例,公式如下:

计算模式字符串的哈希值: ( Hash ( P ) ) ( \text{Hash}(P) ) (Hash(P))
计算文本中每个滑动窗口的哈希值,并与模式字符串的哈希值进行比较:
[ Hash ( T [ i : i + m ] ) = ( d × ( Hash ( T [ i : i + m − 1 ] ) − T [ i ] × h ) + T [ i + m ] ) m o d q ] [ \text{Hash}(T[i:i+m]) = (d \times (\text{Hash}(T[i:i+m-1]) - T[i] \times h) + T[i+m]) \mod q ] [Hash(T[i:i+m])=(d×(Hash(T[i:i+m1])T[i]×h)+T[i+m])modq]
其中:

  • ( d ) ( d ) (d) 是基数(如256)
  • ( q ) ( q ) (q) 是一个大的质数
  • ( h ) ( h ) (h) ( d ) ( d ) (d) ( m − 1 ) ( m-1 ) (m1) 次幂

2.4.2 哈希函数

以哈希函数 ,假设哈希函数 H H H,字符串 s s s的哈希值 H ( s ) H(s) H(s)可以表示为:
[ H ( s ) = ∑ i = 0 ∣ s ∣ − 1 s [ i ] × p i m o d M ] [ H(s) = \sum_{i=0}^{|s|-1} s[i] \times p^i \mod M ] [H(s)=i=0s1s[i]×pimodM]
其中,

  • ( p ) ( p ) (p) 是一个质数,通常选择31或61,
  • ( M ) ( M ) (M) 是一个大的质数,通常选择 ( 1 0 9 + 7 ) ( 10^9+7 ) (109+7) 以减少哈希冲突。

2.5 代码示例

我们以 Rabin-Karp算法为例,使用Python实现:

# -*- coding:utf-8 -*-
# @Time   : 2024-08-12
# @Author : Carl_DJdef rabin_karp(text, pattern):"""Rabin-Karp算法实现字符串相等判定"""d = 256  # 基数q = 101  # 一个大质数n = len(text)m = len(pattern)h = 1p_hash = 0  # 模式字符串的哈希值t_hash = 0  # 当前文本窗口的哈希值# 计算 h = d^(m-1) % qfor i in range(m-1):h = (h * d) % q# 计算模式字符串的哈希值和文本前m个字符的哈希值for i in range(m):p_hash = (d * p_hash + ord(pattern[i])) % qt_hash = (d * t_hash + ord(text[i])) % q# 滑动窗口检验for i in range(n - m + 1):if p_hash == t_hash:if text[i:i+m] == pattern:return Trueif i < n - m:t_hash = (d * (t_hash - ord(text[i]) * h) + ord(text[i + m])) % q# 处理t_hash可能为负值的情况if t_hash < 0:t_hash += qreturn False# 示例数据
text = "abcdefg"
pattern = "cde"
result = rabin_karp(text, pattern)
print(f"模式字符串'{pattern}'是否出现在文本中: {result}")

在这里插入图片描述

3、总结

时间亚线性的串相等判定算法在大量涉及字符串比较和匹配的应用场景中表现出色。

通过引入哈希函数或树形数据结构,算法显著优化了时间复杂度,从而提高了处理效率。

然而,这些算法也有其适用的范围和前提条件,例如哈希冲突、预处理时间和额外的存储空间等。

因此,在实际应用中,需要根据具体的需求和数据特性来选择合适的算法,以达到最佳效果。

我是小鱼

  • CSDN 博客专家
  • 阿里云 专家博主
  • 51CTO博客专家
  • 企业认证金牌面试官
  • 多个名企认证&特邀讲师等
  • 名企签约职场面试培训、职场规划师
  • 多个国内主流技术社区的认证专家博主
  • 多款主流产品(阿里云等)评测一等奖获得者

关注小鱼,学习【大数据算法】领域最新最全的领域知识。

这篇关于【大数据算法】时间亚线性算法之:串相等判定算法。的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1126184

相关文章

如何使用 Python 读取 Excel 数据

《如何使用Python读取Excel数据》:本文主要介绍使用Python读取Excel数据的详细教程,通过pandas和openpyxl,你可以轻松读取Excel文件,并进行各种数据处理操... 目录使用 python 读取 Excel 数据的详细教程1. 安装必要的依赖2. 读取 Excel 文件3. 读

Python的time模块一些常用功能(各种与时间相关的函数)

《Python的time模块一些常用功能(各种与时间相关的函数)》Python的time模块提供了各种与时间相关的函数,包括获取当前时间、处理时间间隔、执行时间测量等,:本文主要介绍Python的... 目录1. 获取当前时间2. 时间格式化3. 延时执行4. 时间戳运算5. 计算代码执行时间6. 转换为指

Java中字符串转时间与时间转字符串的操作详解

《Java中字符串转时间与时间转字符串的操作详解》Java的java.time包提供了强大的日期和时间处理功能,通过DateTimeFormatter可以轻松地在日期时间对象和字符串之间进行转换,下面... 目录一、字符串转时间(一)使用预定义格式(二)自定义格式二、时间转字符串(一)使用预定义格式(二)自

Spring 请求之传递 JSON 数据的操作方法

《Spring请求之传递JSON数据的操作方法》JSON就是一种数据格式,有自己的格式和语法,使用文本表示一个对象或数组的信息,因此JSON本质是字符串,主要负责在不同的语言中数据传递和交换,这... 目录jsON 概念JSON 语法JSON 的语法JSON 的两种结构JSON 字符串和 Java 对象互转

C++如何通过Qt反射机制实现数据类序列化

《C++如何通过Qt反射机制实现数据类序列化》在C++工程中经常需要使用数据类,并对数据类进行存储、打印、调试等操作,所以本文就来聊聊C++如何通过Qt反射机制实现数据类序列化吧... 目录设计预期设计思路代码实现使用方法在 C++ 工程中经常需要使用数据类,并对数据类进行存储、打印、调试等操作。由于数据类

SpringBoot使用GZIP压缩反回数据问题

《SpringBoot使用GZIP压缩反回数据问题》:本文主要介绍SpringBoot使用GZIP压缩反回数据问题,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录SpringBoot使用GZIP压缩反回数据1、初识gzip2、gzip是什么,可以干什么?3、Spr

SpringBoot集成Milvus实现数据增删改查功能

《SpringBoot集成Milvus实现数据增删改查功能》milvus支持的语言比较多,支持python,Java,Go,node等开发语言,本文主要介绍如何使用Java语言,采用springboo... 目录1、Milvus基本概念2、添加maven依赖3、配置yml文件4、创建MilvusClient

SpringValidation数据校验之约束注解与分组校验方式

《SpringValidation数据校验之约束注解与分组校验方式》本文将深入探讨SpringValidation的核心功能,帮助开发者掌握约束注解的使用技巧和分组校验的高级应用,从而构建更加健壮和可... 目录引言一、Spring Validation基础架构1.1 jsR-380标准与Spring整合1

openCV中KNN算法的实现

《openCV中KNN算法的实现》KNN算法是一种简单且常用的分类算法,本文主要介绍了openCV中KNN算法的实现,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的... 目录KNN算法流程使用OpenCV实现KNNOpenCV 是一个开源的跨平台计算机视觉库,它提供了各

MySQL 中查询 VARCHAR 类型 JSON 数据的问题记录

《MySQL中查询VARCHAR类型JSON数据的问题记录》在数据库设计中,有时我们会将JSON数据存储在VARCHAR或TEXT类型字段中,本文将详细介绍如何在MySQL中有效查询存储为V... 目录一、问题背景二、mysql jsON 函数2.1 常用 JSON 函数三、查询示例3.1 基本查询3.2