diff --git a/thu_dsa/chp11/karp_rabin.md b/thu_dsa/chp11/karp_rabin.md index c3fd31f..453a4e4 100644 --- a/thu_dsa/chp11/karp_rabin.md +++ b/thu_dsa/chp11/karp_rabin.md @@ -7,25 +7,25 @@ 一般地,对于任意一个串,设字符集的大小为`d`,则该串中的任意一个字符都可以用一个`d+1`进制的整数来表示。需要注意的是,这里是`d+1`进制,而不是`d`进制,是因为不能用`0`来表示任意一个字符,否则如果该字符组成串的一个前缀,无论前缀的长度多少,都不会影响串所对应的整数取值。 -在这种情况下,任意一个串,都可以将之用整数表示出来,并且串与这个整数是唯一对应的,因此这是一个`完美散列`,因此将该整数成为串的`指纹`(fingerprint)。如果将该`指纹`转化为二进制整数,就可以在计算机中用二进制字节流唯一的表示一个字符串了。 +在这种情况下,任意一个串,都可以将之用整数表示出来,并且串与这个整数是唯一对应的,因此这是一个`完美散列`,因此将该整数称为串的`指纹`(fingerprint)。如果将该`指纹`转化为二进制整数,就可以在计算机中用二进制字节流唯一地表示一个字符串了。 ## karp-rabin算法 -根据上面的分析似乎已经可以构造出一个新的串匹配算法了,具体说来,在每一个对齐位置,将模式串和与之对齐的文本串的`m`个字符,分别用其`指纹`表示出来,然后利用整数的比较就可以在`O(1)`时间内完成比较,这样整体的时间复杂度为`O(n)`,已经和`kmp`算法相当了!可是,果真这么简单吗? +根据上面的分析似乎已经可以构造出一个新的串匹配算法了,具体说来,在每一个对齐位置,将模式串和与之对齐的文本串的`m`个字符,分别用其`指纹`表示出来,然后利用整数的比较就可以在`O(1)`时间内完成匹配,这样整体的时间复杂度为`O(n)`,已经和`kmp`算法相当了!可是,果真这么简单吗? -答案是否定的,因为该过程中还存在着其他开销——比如将长度为`m`串转化为其对应的`指纹`,其开销就已经是`O(m)`了,因此整个算法的时间开销是`O(mn)`,与蛮力策略相当!此外,还存在一些新的问题,当字符集较大,或者串长度较长时,其转化成的`指纹`位数也会相当长,比如采用`ASCII`码字符集时,字符集的大小`d = 128`,如果模式串的长度`m = 10`,则其对应的`指纹`会占`7 x 10 = 70`个比特,已经超过了计算机中通常支持的整数位数,并且随着串的进一步增长,对这么多位`指纹`的比对也难以在`O(1)`时间内完成,而是也要消耗`O(m)`的时间,同时对这些整数的存储也是一个问题。 +答案是否定的,因为该过程中还存在着其他开销——比如将长度为`m`的串转化为其对应的`指纹`,其开销就已经是`O(m)`了,因此整个算法的时间开销是`O(mn)`,与蛮力策略相当!此外,还存在一些新的问题,当字符集较大,或者串长度较长时,其转化成的`指纹`位数也会相当长,比如采用`ASCII`码字符集时,字符集的大小`d = 128`,如果模式串的长度`m = 10`,则其对应的`指纹`会占`7 x 10 = 70`个比特,已经超过了计算机中通常支持的整数位数,并且随着串的进一步增长,对这么多位`指纹`的比对也难以在`O(1)`时间内完成,而是也要消耗`O(m)`的时间,同时对这些整数的存储也是一个问题。 下面就从各个方面分别讨论怎么解决上述存在的这么多问题。 > 指纹长度的压缩 -将更大的数据,存储到更小的空间,这其实是我们在[散列的基本概念](../chp9/hash.mg)中就提出过的问题。具体说来,为了将`70bits`乃至更长的`指纹`压缩到`32bit`整数表示的范围内,只需要对该`指纹`做一个散列,不妨就简明地采用模余法,即 +将更大的数据,存储到更小的空间,这其实是我们在[散列的基本概念](../chp9/hash.md)中就提出过的问题。具体说来,为了将`70bits`乃至更长的`指纹`压缩到`32bit`整数表示的范围内,只需要对该`指纹`做一个散列,不妨就简明地采用模余法,即 ```c hash(fingerprint) = fingerprint % M; ``` -这样,就一次性地解决了整数的存储与比对时间的问题,经过散列后的指纹可以存储计算机通常支持的位长度以内,并且此时对`指纹`的比对又只需要`O(1)`的时间了。 +这样,就一次性地解决了整数的存储与比对时间的问题,经过散列后的指纹可以存储在计算机通常支持的位长度以内,并且此时对`指纹`的比对又只需要`O(1)`的时间了。 但是由于散列内在的缺陷,不可避免地又会引入新的问题——冲突。对于两个不相匹配的串,它们经过压缩后的`指纹`却有可能相同,此时就会导致误判。为了解决这个问题,可以使`指纹`相同作为串匹配的必要条件,一旦发现两个串的`指纹`相同,可以对它们再启动一次逐个比较的字符比对,来确定这两个串是否的确是匹配的。需要指出,只要这里的散列长度足够长,就可以保证一般情况下两个不匹配的串,其指纹相同的概率极低,从而引入的逐个字符比对并不会显著地增加算法的时间复杂度。 @@ -58,7 +58,7 @@ for(int i = 0; i < m; ++i){ } ``` -为了快速更新文本串相邻的长度为`m`的子串的`指纹`,需要首先从原先的指纹中,减去最高位的部分,再加上最低位的部分,而计算最高位字符的模余值,需要做`m - 1`次连乘运算,即 +为了快速更新文本串相邻长度为`m`的子串的`指纹`,需要首先从原先的指纹中,减去最高位的部分,再加上最低位的部分,而计算最高位字符的模余值,需要做`m - 1`次连乘运算,即 ``` fingerprint(P[0]) = P[0] * R^(m - 1) @@ -84,4 +84,4 @@ void updateHash(HashCode &hashT, char* T, int m, int k, HashCode Dm){ } ``` -该算法其实就是上面三条模余的运算法则的反复使用。 +该算法其实就是上面三条模余运算法则的反复使用。