Go语言源码中的Rabin-Karp算法

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这是一个创建于 的文章,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

    strings.go包实现了一个Rabin-Karp算法.有点意思.

关于这个算法:
 图灵社区有一篇: 图说Rabin-Karp字符串查找算法 
关于Go源码实现:
   网友GoLove已写一个篇非常详细的说明了. http://www.cnblogs.com/golove/p/3234673.html 

   GoLove那个已经分析的非常清楚了,只是前面那一串说明太长了.我把他的说明替换成代码形式.

直接跑起来,这样更能看得清楚些.

 

package main 

import (
	"fmt"
    "unicode/utf8"   
)


func main(){
	count := Count("9876520210520","520")
	fmt.Println("count==",count)
}


// primeRK is the prime base used in Rabin-Karp algorithm.
//primeRK相当于进制
//本例中,只用到0-9这10个数字,即所有字符的总个数为10,所以定为10
//源码中是16777619,即相当于16777619进制
//The magic is in the interesting relationship between the special prime 
 //16777619 (2^24 + 403) and 2^32 and 2^8. 
const primeRK = 10 // 16777619 

// hashStr returns the hash and the appropriate multiplicative
// factor for use in Rabin-Karp algorithm.
func hashStr(sep string) (uint32, uint32) {
	hash := uint32(0)
	charcode := [...]uint32{5,2,0} 

	for i := 0; i < len(sep); i++ {
		//hash = hash*primeRK + uint32(sep[i])
		hash = hash*primeRK + charcode[i] 
	}

	//即相当于千位->百位->十位,得到乘数因子(pow),本例中的520,得到的pow是1000
	var pow, sq uint32 = 1, primeRK
	for i := len(sep); i > 0; i >>= 1 { //len(sep)=3 i>>{1,0} sq:{10,100}
		if i&1 != 0 { 
			pow *= sq
		}
		sq *= sq
	}
	/*
	var pow uint32 = 1	
	for i := len(sep); i > 0; i-- { 		
		pow *= primeRK		
	}
	*/
	fmt.Println("hashStr() sep:",sep," hash:",hash," pow:",pow)
	return hash, pow
}


// Count counts the number of non-overlapping instances of sep in s.
func Count(s, sep string) int {
	fmt.Println("Count() s:",s," sep:",sep)

	n := 0
	// special cases
	switch {
	case len(sep) == 0:	//seq为空,返回总数加1
		return utf8.RuneCountInString(s) + 1
	case len(sep) == 1:	//seq为单个字符,直接遍历比较即可
		// special case worth making fast
		c := sep[0]
		for i := 0; i < len(s); i++ {
			if s[i] == c {
				n++
			}
		}
		return n
	case len(sep) > len(s):
		return 0
	case len(sep) == len(s):
		if sep == s {
			return 1
		}
		return 0
	}
	// Rabin-Karp search
	hashsep, pow := hashStr(sep) 

	lastmatch := 0 //最后一次匹配的位置
	charcode := [...]uint32{9,8,7,6,5,2,0,2,1,0,5,2,0} //对应字符串"9876520210520"


	//验证s字符串 0 - len(sep)是不是匹配的
	h := uint32(0)
	for i := 0; i < len(sep); i++ { 
		//h = h*primeRK + uint32(s[i])
		h = h*primeRK +  charcode[i] 
	}

	//如初始s的len(seq)内容是匹配的,n++, lastmatch指向len(seq)位置 
	if h == hashsep && s[:len(sep)] == sep {
		n++
		lastmatch = len(sep)
	}

	for i := len(sep); i < len(s); { 

		fmt.Println("\na h ==",h )
		h *= primeRK

		//加上新的
		//h += uint32(s[i]) 
		h += charcode[i] 
		fmt.Println("b h ==",h )

		// 去掉旧的
		//h -= pow * uint32(s[i-len(sep)])  
		h -= pow * charcode[i-len(sep)]
		fmt.Println("c h ==",h )		
		i++

		if h == hashsep && lastmatch <= i-len(sep) && s[i-len(sep):i] == sep {		
			n++
			lastmatch = i		
			fmt.Println("found n==",n ," lastmatch==",lastmatch)	

		}
	}
	return n
}
这样替换后,可以很清楚的看到运行过程是如何做的: 

Count() s: 9876520210520  sep: 520
hashStr() sep: 520  hash: 520  pow: 1000

a h == 987
b h == 9876
c h == 876

a h == 876
b h == 8765
c h == 765

a h == 765
b h == 7652
c h == 652

a h == 652
b h == 6520
c h == 520
found n== 1  lastmatch== 7

a h == 520
b h == 5202
c h == 202

a h == 202
b h == 2021
c h == 21

a h == 21
b h == 210
c h == 210

a h == 210
b h == 2105
c h == 105

a h == 105
b h == 1052
c h == 52

a h == 52
b h == 520
c h == 520
found n== 2  lastmatch== 13
count== 2
 

另外,对于" if h == hashsep && lastmatch <= i-len(sep) && s[i-len(sep):i] == sep {"这段,可以这样理解: 

//防止计算出的hash相等,但实际串不同的情况	
	if h == hashsep && s[i-len(sep):i] == sep {
		//比如Count("1111","11")这种,1111只能算2次,而不是3次
		if lastmatch <= i-len(sep) {
			n++
			lastmatch = i		
		}
	}

所以才要加上lastmatch.


再补上一个,为什么是16777619? 可以看看
网友Bryce写的这篇:http://blog.cyeam.com/golang/2015/01/15/go_index/


MAIL: xcl_168@aliyun.com

BLOG:http://blog.csdn.net/xcl168




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本文来自:CSDN博客

感谢作者:xcltapestry

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