PHPの文字列マッチングアルゴリズムの中でもKMPアルゴリズムをマスターし、パターンマッチングを高速化するテクニックとは？

PHP の文字列マッチング アルゴリズムの KMP アルゴリズムをマスターし、パターン マッチングの速度を向上させるテクニックは何ですか?

KMP アルゴリズム (Knuth-Morris-Pratt アルゴリズム) は、O(n m) の時間計算量内で文字列パターン マッチングを実現できる効率的な文字列マッチング アルゴリズムです。 PHP では、KMP アルゴリズムを習得すると、特に大量のテキストを処理する場合に文字列一致の速度が向上します。この記事では、KMP アルゴリズムの原理を紹介し、その使用法を示す PHP コード例を示します。

1. KMP アルゴリズムの原理
   KMP アルゴリズムの中心的な考え方は、パターン文字列とターゲット文字列の間のマッチング時に、マッチングが失敗した場合に、すべての文字列をバックトラックする必要がないということです。比較されているが、すでに一致している情報を使用している文字は、一致効率を向上させるために一部の文字をスキップします。 KMP アルゴリズムは、パターン文字列の最長の共通サフィックスを計算することによって文字をスキップする操作を実装します。つまり、一致が失敗した場合にスキップする必要がある文字の数を示す前処理を通じて次の配列を取得します。
2. 次の配列の構築
   KMP アルゴリズムでは、まず、一致が失敗した場合にスキップする文字数を示す次の配列を構築する必要があります。次の配列を構築する方法を示す PHP コード例を以下に示します。

function buildNextArray($pattern) {
    $len = strlen($pattern);
    $next = array_fill(0, $len, 0);
    $next[0] = -1;
    
    $i = 0; 
    $j = -1;
    
    while ($i < $len - 1) {
        if ($j == -1 || $pattern[$i] == $pattern[$j]) {
            $i++;
            $j++;
            $next[$i] = $j;
        } else {
            $j = $next[$j];
        }
    }
    
    return $next;
}

3. KMP アルゴリズムのマッチング
   前に構築した次の配列を使用して、文字列に対して KMP アルゴリズムを使用できます。マッチング。 KMP アルゴリズムの照合プロセスを示す PHP コード例を以下に示します。

function kmpMatch($text, $pattern) {
    $textLen = strlen($text);
    $patternLen = strlen($pattern);
    $next = buildNextArray($pattern);
    
    $i = 0; 
    $j = 0;
    
    while ($i < $textLen && $j < $patternLen) {
        if ($j == -1 || $text[$i] == $pattern[$j]) {
            $i++;
            $j++;
        } else {
            $j = $next[$j];
        }
    }
    
    if ($j == $patternLen) {
        return $i - $j;
    }
    
    return -1;
}

4. 文字列照合に KMP アルゴリズムを使用する
   文字列照合に KMP アルゴリズムを使用するのは非常に簡単です。 。以下は、文字列マッチングに KMP アルゴリズムを使用する PHP コードの例です。

$text = "ABABABACDABABCABABCAB";
$pattern = "ABABCAB";

$index = kmpMatch($text, $pattern);

if ($index != -1) {
    echo "匹配成功，首次出现位置：".$index;
} else {
    echo "未找到匹配的子串";
}

上記の例では、「マッチング成功、最初の出現位置: 7」が出力されます。ターゲット文字列 $ パターン文字列 $pattern はテキスト内で一致し、最初の出現はインデックス 7 にあります。

KMP アルゴリズムをマスターすると、PHP で文字列マッチングを効率的に実行できるようになり、不必要な文字比較やバックトラッキングが減り、パターン マッチングの速度が向上します。この記事の紹介とコード例を通じて、読者は KMP アルゴリズムの原理と実装をより深く理解し、この知識を実際のプロジェクトに適用して文字列マッチングの効率を向上させることができると思います。

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