高效算法——03Rabin-Karp模式匹配（Python）

最新推荐文章于 2025-06-16 11:07:25 发布

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#高效算法 #Python #Rabin-Karp

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本文深入探讨了Rabin-Karp模式匹配算法，这是一种高效查找模式串在目标串中位置的方法。通过滚动哈希和模运算，算法能在O(m+n)的时间复杂度内完成匹配，极大提高了搜索效率。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

03Rabin-Karp模式匹配

定义：给定一个长度为n的字符串s和一个长度为m的待匹配模式字符串t，我们希望找到t在s中第一次出现时的下标i。当t不是s的子串时，返回值应该是-1。

输入：lalopalalali lala

输出：6

复杂度：一般为O(m+n)，最差为O(mn)

算法：

#coding=utf-8
"""
    算法：Rabin-Karp模式匹配
    作者：lph-China
    时间：2019/7/4
"""

PRIME = 72057594037927931
DOMAIN = 128

def roll_hash(old_val, out_digit, in_digit, last_pos):

    val = (old_val - out_digit * last_pos + DOMAIN * PRIME) % PRIME
    val = (val * DOMAIN) % PRIME
    return (val + in_digit) % PRIME

def matches(s, t, i, j, k):

    for d in range(k):
        if s[i + d] != t[j + d]:
            return False
    return True

def rabin_karp_matching(s, t):

    hash_s = 0
    hash_t = 0
    len_s = len(s)
    len_t = len(t)
    last_pos = pow(DOMAIN, len_t - 1) % PRIME
    if len_s < len_t:
        return -1
    for i in range(len_t):
        hash_s = (DOMAIN * hash_s + ord(s[i])) % PRIME
        hash_t = (DOMAIN * hash_t + ord(t[i])) % PRIME
    for i in range(len_s - len_t + 1):
        if hash_s == hash_t:
            if matches(s, t, i, 0, len_t):
                return i
        if i < len_s - len_t:
            hash_s = roll_hash(hash_s, ord(s[i]), ord(s[i + len_t]), last_pos)
    return -1

if __name__ == '__main__':

    s = 'lalopalalali'
    t = 'lala'
    result = rabin_karp_matching(s, t)
    print(result)