本文最后更新于：2022年11月22日 下午
本文比对了 KMP 以及 C++ string 的find方法在检查 a 是否为 b 子串这一问题上的效率。
尽管字符串长度已经达到了 104 这一量级，但是在 test case 数量为 105 时，KMP 表现仍没有find好.
首先，毫无疑问，从时间复杂度上分析，KMP 确实胜于 find的暴力匹配，但是 KMP 会在 build next table 上花费比较多的时间，在字符串长度仍不够大时，并无法体现它的优势。
同时在我的测试情景中，next 表 Build 完毕后只会在一个测试用例中使用，无疑是浪费了。
而find方法只所以实现上采用暴力匹配，也是因为其使用于更 common 的场景，而 KMP 也需要分配额外的内存来进行 next 表的构建
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| #include <iostream>
#include <string>
#include <regex>
#include <ctime>
#include <unistd.h>
#include <chrono>
#define CASESNUM 100000
using namespace std;
bool checkSubstring(string a, string b);
vector<pair<string, string>> generateCases(int len);
class Solution{
public:
vector<int> next;
string p;
int m;
Solution(string pattern){
p = pattern;
m = p.size();
p.insert(p.begin(),' ');
next.reserve(m + 1);
for(int i = 2, j = 0; i <= m; i++){
while(j and p[i] != p[j + 1]) j = next[j];
if(p[i] == p[j + 1]) j++;
next[i] = j;
}
}
bool kmpCheckSubstring(string s){
int n = s.size();
if(m == 0){
return true;
}
s.insert(s.begin(),' ');
for(int i = 1, j = 0; i <= n; i++){
while(j and s[i] != p[j + 1]) j = next[j];
if(s[i] == p[j + 1]) j++;
if(j == m) return true;
}
return false;
}
};
template <class TimeT = std::chrono::milliseconds,
class ClockT = std::chrono::steady_clock>
class Timer{
using timep_t = typename ClockT::time_point;
timep_t _start = ClockT::now(), _end = {};
public:
void tick() {
_end = timep_t{};
_start = ClockT::now();
}
void tock() { _end = ClockT::now(); }
template <class TT = TimeT>
TT duration() const {
return std::chrono::duration_cast<TT>(_end - _start);
}
};
int main(void){
string a, b;
srand( (unsigned) time(NULL) * getpid());
Timer clock1, clock2;
vector<pair<string, string>> cases = generateCases(CASESNUM);
clock1.tick();
for(int i = 0; i < CASESNUM; i++){
checkSubstring(cases[i].first, cases[i].second);
}
clock1.tock();
cout << "Run time = " << clock1.duration().count() << " ms\n";
clock2.tick();
Solution solution(cases[0].second);
for(int i = 0; i < CASESNUM; i++){
solution.kmpCheckSubstring(cases[i].first);
}
clock2.tock();
cout << "Run time = " << clock2.duration().count() << " ms\n";
}
std::string gen_random(const int len) {
std::string tmp_s;
static const char alphanum[] =
"0123456789"
"ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"
"abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
tmp_s.reserve(len);
for (int i = 0; i < len; ++i)
tmp_s += alphanum[rand() % (sizeof(alphanum) - 1)];
return tmp_s;
}
vector<pair<string, string>> generateCases(int len){
vector<pair<string, string>> cases;
cases.reserve(len);
int substringLen = rand() % 20000 + 10000;
string substring = gen_random(substringLen);
while(len--){
int choose = rand() % 2;
if(choose){
int prefixLen = rand() % 10000 + 80000;
int suffixLen = rand() % 10000 + 80000;
string prefixString = gen_random(prefixLen),
suffixString = gen_random(suffixLen);
cases.emplace_back(prefixString + substring + suffixString, substring);
}else{
int anotherStringLen = rand() % 20000 + 10000;
cases.emplace_back(substring, gen_random(anotherStringLen));
}
}
return cases;
}
bool checkSubstring(string b, string a){
return b.find(a) != b.npos;
}
|