10分钟搞懂Sunday算法：比KMP更易上手的字符串匹配技巧
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在日常编程中，你是否曾为字符串查找效率低下而困扰？当面对日志分析、关键词过滤等场景时，如何快速从海量文本中定位目标字符串？本文将介绍一种比KMP算法更简单易懂的字符串匹配算法——Sunday算法，带你轻松掌握高效字符串查找技巧。
什么是字符串匹配
字符串匹配（String Matching）是在一段文本（主串）中查找另一段字符串（模式串）出现位置的过程。这是编程中最基础也最常用的操作之一，广泛应用于文本编辑器、搜索引擎、数据处理等领域。
项目中已介绍的KMP算法通过预处理模式串构建部分匹配表来优化匹配过程，而Sunday算法则采用了更直观的后移策略，实现了类似的效率提升但更易于理解和实现。
Sunday算法核心思想
Sunday算法由Daniel M.Sunday于1990年提出，其核心创新点在于匹配失败时的后移规则：当主串与模式串不匹配时，算法会关注主串中位于模式串后方的下一个字符（即"关注字符"），并根据该字符在模式串中的位置决定后移步数。
匹配步骤
- 从主串和模式串的起始位置开始比较
- 若当前字符匹配，则继续比较下一个字符
- 若不匹配：
- 查看主串中模式串长度位置的下一个字符c
- 若c在模式串中存在，后移步数 = 模式串长度 - c在模式串中最右出现的位置
- 若c不在模式串中，后移步数 = 模式串长度 + 1
- 重复上述步骤直至找到匹配或到达主串末尾
实例演示
假设我们要在主串"HERE IS A SIMPLE EXAMPLE"中查找模式串"EXAMPLE"：
初始状态：
主串: H E R E I S A S I M P L E E X A M P L E
模式串: E X A M P L E
↑
不匹配，关注字符是主串中模式串后一位的空格
空格不在模式串中，后移7+1=8位：
主串: H E R E I S A S I M P L E E X A M P L E
↓
模式串: E X A M P L E
↑
匹配成功
算法实现要点
核心数据结构
Sunday算法的关键是坏字符表（Bad Character Table），用于存储每个字符在模式串中最右侧出现的位置：
void build_bad_char_table(char *pattern, int m, int *bad_char) {
// 初始化所有字符位置为-1
for (int i = 0; i < 256; i++) {
bad_char[i] = -1;
}
// 记录每个字符最后出现的位置
for (int i = 0; i < m; i++) {
bad_char[(unsigned char)pattern[i]] = i;
}
}
匹配函数实现
int sunday_search(char *text, int n, char *pattern, int m, int *bad_char) {
int i = 0; // text的起始索引
while (i <= n - m) {
int j;
// 从模式串尾部开始匹配
for (j = m - 1; j >= 0 && text[i + j] == pattern[j]; j--);
if (j < 0) {
// 找到匹配
return i;
}
// 计算后移步数
int next_char_index = i + m;
if (next_char_index < n) {
unsigned char c = text[next_char_index];
i += (m - bad_char[c]);
} else {
// 超出文本范围
break;
}
}
return -1; // 未找到匹配
}
性能分析
时间复杂度
- 最佳情况：O(n/m)，当模式串在主串中频繁出现时
- 平均情况：O(n)
- 最坏情况：O(n*m)，但实际应用中很少出现
空间复杂度
- O(1)，仅需固定大小的坏字符表（通常为256个字符）
与其他算法对比
| 算法 | 预处理时间 | 匹配时间 | 空间复杂度 | 实现难度 |
|---|---|---|---|---|
| 暴力匹配 | O(0) | O(n*m) | O(1) | 简单 |
| KMP算法 | O(m) | O(n) | O(m) | 较复杂 |
| Sunday算法 | O(m) | O(n) | O(1) | 简单 |
Sunday算法在保持线性时间复杂度的同时，具有实现简单和实际应用中效率高的特点，尤其适合处理短模式串和文本编辑场景。
项目中的应用
在本项目中，字符串匹配相关内容主要集中在1 String/目录下，其中KMP.md详细介绍了经典的KMP算法。虽然目前项目中没有专门的Sunday算法实现文件，但在9 Algorithms Job Interview/1 字符串.md和9 Algorithms Job Interview/codes/1 string/目录中，提供了多种字符串处理相关的代码实现，包括：
- char_first_appear_once.c：查找字符串中第一个只出现一次的字符
- replce_blank.c：替换字符串中的空格
- revert_by_word.c：单词翻转
总结与实践建议
Sunday算法以其简洁的思想和高效的性能，成为字符串匹配领域的优秀选择。对于初学者，建议：
- 先理解暴力匹配的局限性，再学习Sunday算法的优化思路
- 手动模拟算法执行过程，加深对后移规则的理解
- 实现基础版本后，尝试优化坏字符表的构建方式
- 通过9 Algorithms Job Interview/目录中的题目进行实践练习
掌握字符串匹配算法不仅能帮助你解决实际编程问题，更能培养你的算法思维。在README.md中，你可以找到更多算法学习资源和项目结构说明，开始你的算法学习之旅吧！
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创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
