后缀树及模式匹配

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提升匹配效率的措施

提升匹配效率的措施

提升匹配效率的措施引言在计算机科学和信息处理领域,匹配是一个常见的操作,它用于确定一个模式或查询是否在给定的文本中出现。

匹配操作涉及到从文本中找到与模式匹配的部分。

然而,对于大规模的数据集或复杂的模式,匹配操作可能会变得非常耗时。

为了提高匹配效率,有必要采取一些措施来优化这个过程。

本文将介绍一些提升匹配效率的措施,帮助我们更快地进行匹配操作。

1. 使用索引数据结构索引数据结构是一种可以加速匹配操作的技术。

它通过预处理文本并构建一个数据结构来优化匹配过程。

常见的索引数据结构包括哈希表、字典树和后缀树等。

通过将文本中的关键信息存储在索引数据结构中,我们可以快速地定位到匹配的部分,从而提高匹配效率。

2. 使用字符串匹配算法字符串匹配算法是一种用于在文本中查找模式出现位置的算法。

常见的字符串匹配算法包括暴力匹配算法、KMP算法和Boyer-Moore算法等。

这些算法具有不同的特点和适用场景,根据具体的需求选择合适的算法可以提高匹配效率。

3. 利用并行计算并行计算是一种利用多个处理单元同时进行计算的方法。

在匹配操作中,可以将文本划分成多个子问题,并利用多个处理单元同时进行匹配操作。

通过并行计算,可以提高匹配效率,减少匹配时间。

4. 使用近似匹配算法对于一些情况下,完全匹配不是必需的,近似匹配就可以达到预期的效果。

近似匹配算法允许一定程度上的错误和差异,并且可以在更短的时间内完成匹配操作。

常见的近似匹配算法包括编辑距离算法和模糊匹配算法等。

5. 优化算法细节在算法实现过程中,一些细节的优化可以对匹配效率产生明显的影响。

例如,使用适当的数据结构来存储模式和文本,以减少内存访问时间;使用适当的数据类型和算法来处理字符比较,以提高比较速度;使用适当的缓存策略来减少数据的读取时间等。

6. 针对具体应用场景进行优化不同的应用场景对匹配操作的要求有所不同,因此针对具体的应用场景进行优化也是提高匹配效率的重要方法。

例如,在文本搜索引擎中,可以根据用户的搜索习惯和搜索关键词的特点,进行相关性排序和预处理,以提高搜索结果的准确性和响应速度。

AC自动机构造

AC自动机构造

构造失败指针例图
• 首先root的fail指针指向NULL,然后root入队,进入循环。第1次 循环的时候,我们需要处理2个节点:root->next[‘h’-‘a’](节点h) 和 root->next[‘s’-‘a’](节点s)。把这2个节点的失败指针指向root ,并且先后进入队列,失败指针的指向对应上图中的(1),(2)两条 虚线; • 第2次进入循环后,从队列中先弹出h,接下来p指向h节点的fail 指针指向的节点,也就是root;进入第13行的循环后,p=p->fail 也就是p=NULL,这时退出循环,并把节点e的fail指针指向root ,对应上图中的(3),然后节点e进入队列; • 第3次循环时,弹出的第一个节点a的操作与上一步操作的节点e 相同,把a的fail指针指向root,对应上图中的(4),并入队; • 第4次进入循环时,弹出节点h(图中左边那个),这时操作略有不 同。在程序运行到14行时,由于p->next[i]!=NULL(root有h这个 儿子节点,图中右边那个),这样便把左边那个h节点的失败指针 指向右边那个root的儿子节点h,对应上图中的(5),然后h入队。 • 以此类推:在循环结束后,所有的失败指针就是上图中的这种形 式。
1 int query(node *root){ 2 int i=0,cnt=0,index,len=strlen(str); 3 node *p=root; 4 while(str[i]){ 5 index=str[i]-'a'; //index=0~26 6 while(p->next[index]==NULL && p!=root) p=p->fail; //p指向p的失败指针所指向的节点 7 p=p->next[index]; //p指向index节点 8 p=(p==NULL)?root:p; 9 node *temp=p; 10 while(temp!=root && temp->count!=-1){ 11 cnt+=temp->count; //节点信息为1时,cnt+1, 12 temp->count=-1; //将count信息置为-1,表示已经出现过了 13 temp=temp->fail; //temp指向e的失败指针说指向的节点继 续查找 14 } 15 i++; 16 } 17 return cnt; 18 }

后缀树简介

后缀树简介

该讲稿耗时约1.5小时。

1. 后缀树Gusfield : 关于字符串,树和序列的算法Weiner 73“线性模式匹配算法”IEEE 自动控制及转换会议McCreight 76 “一种节约空间的后缀树构造算法”JACM23(2) 1976Chen 和 Seifras 85“高级高效的后缀树构造”Apostolico/Galil 《关于单词的组合算法》 其它的用于字符串的“查找”结构基本问题:“模式”(长度为)到“文本”(长度为)匹配m n z 目标:判断给定的字符串(“模式”)是否是文本的子串z 可能以连接短字符串的形式产生,比如报纸z 在IR 方面的应用,还有在计算生物学方面的应用(DNA 序列)z 如果模式比文本可靠,可以构造DFA ,其运行时间与文本长度成线性关系z 如果文本比模式可靠,可以构造后缀树,其运行时间与模式长度成线性关系 z 在计算生物学中的应用第一种想法:基于字符串的二叉树。

因为对模式进行多次重复操作故而效率低下。

z 分散层叠?z 意识到每个节点只需要一个字符!Tries:z 类似桶堆的办法:用有限字母表∑。

z以前的方法:字符串字典 z树中的孩子均通过“字母表”索引 z搜索与要查找的字符串长度相等的字符串所需要的时间 z重复插入 z最优化,因为哈希需要时间。

z但是没有“哈希函数”,所以需要更好的算法 z 空间是个问题– 采用数组会增加大小为∑的存储消耗– 采用基于字母表的二叉树会增加log ∑的搜索时间– 对于“常字母表”可行– 如果真的很繁琐,可以在每个节点用哈希表z 最差情况下的大小:单词长度的总和(漂亮地解决了“字典”问题)但是子串呢?z 想法:包含所有的个子字符串的trie2n z 等价于包含所有个后缀的trien z 在末尾添上“记号”,所以其它子串没有后缀(否则,某些后缀可以是一个内部节点,被其它后缀段“隐藏”)z 意味着每个后缀一个叶子z 原始创建方法:插入每个后缀z 基本算法:– 文本1...n a a– 定义...i i s a a =n |– for =1 toi n – 插入i s z 时间,空间()O n 更好的构造方法:z 注意到trie 的大小可以变得更小:.aaaaaaa z 时间复杂度为的算法()O n z 想法:避免“存储”带来的重复操作z 还可以采用少量指针搜索树的办法——使用引用定位z 假设只插入aw z 接着插入饿是w z 的大前缀可能已经存在于trie 中w z 避免遍历:跳到前缀的末尾后缀连接:z Trie 中的任何一个节点对应字符串z 将代表的节点指向代表x 的节点ax z 假设只要插入aw z 上溯树直到找到后缀连接z 跟随后缀连接(将你带到代表的路径上)w z 沿着树向下走(增加节点)插入的剩余部分w 存储:(保存你的工作)z 可以为我们走过的所有节点增加后缀连接z (因为走完串的时候,正好走到w )aw z 实施计划:上溯一个节点以创建后缀链接z 向上遍历也适用于(相同长度的)向下遍历z 一旦节点有了后缀链接,不会再次经过z 因此,所有用于向上/下遍历所花费的时间等于后缀链接的数目z 每个节点一个后缀链接,因此时间为(||)O T 至此演讲进行了半个小时。

后缀树与后缀数组

后缀树与后缀数组

• 显然, LCP(Suffix(i+1), Suffix(j+1)) = max(h[k]-1,0);
i i+1
j j+1
• 设i+1在sa中位置为t,sa[t+1] = p 即h[t] = LCP(suffix(i+1),suffix(p)) • 由suffix(i) < suffix (j) => suffix(i+1) < suffix(j+1) • 而suffix(p) 在sa数组中的位置紧贴着suffix(i+1),所以有 suffix(i+1) < suffix(p) <= suffix(j+1) • 而LCP(suffix(i+1),suffix(j+1)) = max(h[k]-1,0) 下标:1 2 3 4 5 Sa数组
– 当i超过字符串的长度,可以认为s[i] = -oo。
• 后缀:指从某个位置i开始到整个串结束的一个 特殊子串。字符串S的从i个字符开始的后缀记为 Suffix(i)。
– 显然,Suffix(i) = S[i..len(S)],记为S(i)
• 字符串的大小比较:例如串S与串T,从小到大 枚举i,如果s[i] < t[i] => S < T, 如果s[i] > t[i] => S > T。 两个串完全匹配则S== T
• 名次数组:名次数组Rank[i]保存的是 Suffix(i) 在所有后缀中从小到大排 列的“名次”。 可以视为大小
– 简单来说,名次数组就是问“你排第几”
• 显然,两者只要知道一个,就可以推出另外 一个
下标:1
2

匹配数据操作方法

匹配数据操作方法

匹配数据操作方法
匹配数据操作方法是一种用来找出两个数据集之间的相似性的算法。

这种方法可以用于诸如搜索,推荐系统,数据挖掘和机器学习等任务中。

以下是一些常见的匹配数据操作方法:
1. 字符串匹配:用于在一个字符串中查找另一个字符串的出现。

常见的方法包括暴力匹配,KMP算法和Boyer-Moore算法。

2. 模式匹配:用于在一个数据集中查找一个指定模式的出现。

常见的方法包括正则表达式,有限状态自动机和后缀树。

3. 图匹配:用于在一个图结构中查找一个指定模式的出现。

常见的方法包括子图同构和图匹配。

4. 相似度计算:用于计算两个数据集之间的相似性。

常见的方法包括余弦相似度,Jaccard相似度和欧氏距离。

5. 文本匹配:用于在一个文本集合中查找与查询文本相似的文本。

常见的方法包括TF-IDF,词袋模型和Word2Vec。

6. 推荐系统:用于根据用户的历史行为和偏好来推荐相似的项目。

常见的方法
包括基于内容的推荐,协同过滤和深度学习。

这些方法可以根据具体的应用需求选择和组合使用,以实现更好的匹配效果。

java规则匹配 算法公式

java规则匹配 算法公式

java规则匹配算法公式java规则匹配算法公式1. 正则表达式规则匹配•描述:正则表达式是一种强大的字符串匹配工具,可以用来匹配符合某种规则的字符串。

在Java中,可以使用正则表达式实现字符串的模式匹配。

•公式:(String regex)•示例:String str1 = "apple";String str2 = "banana";boolean isMatch1 = ("a.*e"); // true,字符串以"a"开始,以"e"结尾boolean isMatch2 = ("a.*e"); // false,字符串不以"a"开始2. 字符串匹配算法暴力法(Brute-Force)•描述:暴力算法是一种简单直接的字符串匹配算法,它逐个比较目标字符串中的字符和模式字符串中的字符是否匹配。

时间复杂度为O(n*m),其中n为目标字符串长度,m为模式字符串长度。

•公式:无•示例:String targetStr = "hello world";String patternStr = "world";int n = ();int m = ();int i = 0, j = 0;while (i < n && j < m) {if ((i) == (j)) {i++;j++;} else {i = i - j + 1;j = 0;}}if (j == m) {("Found pattern at index " + (i - j));} else {("Pattern not found");}KMP算法•描述: KMP算法是一种高效的字符串匹配算法,通过预处理模式字符串构建部分匹配表,避免了不必要的比较操作。

前缀树与后缀树了解前缀树和后缀树的应用与实现

前缀树与后缀树了解前缀树和后缀树的应用与实现

前缀树与后缀树了解前缀树和后缀树的应用与实现前缀树与后缀树:了解前缀树和后缀树的应用与实现在计算机科学领域中,有两种重要的数据结构,即前缀树(Trie树)和后缀树,它们被广泛应用于字符串处理、搜索引擎和自然语言处理等领域。

本文将介绍前缀树和后缀树的定义、应用以及实现方式。

一、前缀树前缀树,又称为Trie树,是一种特殊的多叉树,用于存储和快速检索字符串数据集。

前缀树的每个节点代表一个字符,从根节点到叶节点的路径构成一个完整的字符串。

每个节点包含指向子节点的指针,并用于在树中快速确定特定字符串的存在。

前缀树的一个主要应用是前缀匹配,即根据前缀快速查找以该前缀开头的所有字符串。

这在自动补全、拼写检查和搜索引擎的关键字建议中起着重要作用。

前缀树的实现可以使用数组、链表或哈希表等不同的数据结构,根据实际情况选择最适合的方式。

二、后缀树后缀树是一种特殊的树型数据结构,用于处理字符串集合中的后缀匹配问题。

与前缀树不同的是,后缀树是输入字符串的后缀的一种压缩表示方式。

通过构建后缀树,可以快速地确定一个字符串在字符串集合中的出现次数、最长公共子串等信息。

后缀树的应用非常广泛,比如字符串匹配、模式搜索和基因组序列分析等。

其高效的存储和查询性能使得后缀树成为处理大规模文本的理想解决方案。

后缀树的构建算法较为复杂,主要有朴素算法和Ukkonen算法等。

通过合理选择算法和数据结构,可以在合理的时间和空间复杂度内构建高效的后缀树。

三、前缀树与后缀树的应用与实现1. 字符串搜索与匹配:前缀树和后缀树可以用于快速确定一个字符串是否存在于给定的字符串集合中,并且可以高效地进行模式匹配和搜索操作。

2. 自动补全和拼写检查:通过构建前缀树,可以实现自动补全和拼写纠错功能,提升用户体验。

例如,当用户输入部分关键字时,前缀树可以快速返回与该前缀相关的所有可能的完整词语。

3. 文本处理和搜索引擎:后缀树在搜索引擎中扮演着重要角色,能够快速检索出包含特定关键字的文档。

实现顺序串的各种模式匹配算法

实现顺序串的各种模式匹配算法

实现顺序串的各种模式匹配算法序号一:引言实现顺序串的各种模式匹配算法是一项重要而复杂的任务。

在计算机科学领域,这一问题一直备受关注,因为它涉及到如何高效地在一个文本中找到一个模式的出现。

通过使用不同的算法和数据结构,我们可以在实际应用中更有效地实现字符串匹配。

在本文中,我们将深入探讨各种模式匹配算法,包括它们的原理、优缺点以及适用场景,以便读者能够更全面地理解和应用这些算法。

序号二:模式匹配算法的基本原理在开始讨论不同的模式匹配算法之前,让我们先了解一下模式匹配的基本原理。

模式匹配是指在一个文本串中查找一个模式串的过程。

具体来说,我们需要在文本串中以每一个位置为起点,依次比较模式串和文本串的对应字符,从而确定模式串是否出现在文本串中。

这个过程类似于在一本书中找到特定章节的名字,只不过在计算机中我们需要以更快的速度完成这一任务。

序号三:常见的模式匹配算法及其优缺点在实际应用中,有许多不同的模式匹配算法可供选择。

其中,最常见的包括朴素匹配算法、KMP算法、Boyer-Moore算法、Rabin-Karp 算法等。

每种算法都有其独特的优缺点,以适应不同的应用场景。

朴素匹配算法是一种简单直观的算法,它从文本串的每一个位置开始和模式串进行匹配,直到找到匹配或者遍历完整个文本串为止。

这种算法的优点是实现简单,但是对于大规模文本串和模式串来说效率较低。

KMP算法是一种高效的模式匹配算法,它利用了模式串自身的特点来快速匹配文本串。

通过构建部分匹配表,KMP算法可以在匹配过程中跳过一些已经匹配过的位置,从而提高匹配的效率。

其主要缺点是需要额外的空间来存储部分匹配表,因此在内存有限的场景下可能不适用。

Boyer-Moore算法是另一种经典的模式匹配算法,它通过利用模式串和文本串之间的信息来跳过一些不可能匹配的位置,从而减少比较次数。

这使得Boyer-Moore算法在最坏情况下的时间复杂度较低,适用于大规模文本串和模式串的匹配。

国家集训队2004论文集 许智磊

国家集训队2004论文集 许智磊

证。
设 Suffix(SA[i])=u,Suffix(SA[j])=v,Suffix(SA[k])=w。
由 u=LCP(i,j)v 得 u=pv;同理 v=pw。 于是 Suffix(SA[i])=pSuffix(SA[k]),即 LCP(i,k)≥p。 (1)
不难看出,这种做法是很笨拙的,因为它没有利用到各个后缀之间的有机 联系,所以它的效率不可能很高。即使采用字符串排序中比较高效的 Multi-key Quick Sort,最坏情况的时间复杂度仍然是 O(n2)的,不能满足我们的需要。
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IOI2004 国家集训队论文 许智磊
下面介绍倍增算法(Doubling Algorithm),它正是充分利用了各个后缀之间的 联系,将构造后缀数组的最坏时间复杂度成功降至 O(nlogn)。
后 缀 数 组 后 缀 数 组 SA 是 一 个 一 维 数 组 , 它 保 存 1..n 的 某 个 排 列 SA[1],SA[2],...SA[n],并且保证 Suffix(SA[i])<Suffix(SA[i+1]),1≤i<n。也就是将 S 的 n 个后缀从小到大进行排序之后把排好序的后缀的开头位置顺次放入 SA 中。
出 SA2k 的复杂度就是 O(nlogn)。更聪明的方法是采用基数排序,复杂度为 O(n)。 求出 SA2k 之后就可以在 O(n)的时间内根据 SA2k 构造出 Rank2k。因此,从 SAk
和 Rankk 推出 SA2k 和 Rank2k 可以在 O(n)时间内完成。 下面只有一个问题需要解决:如何构造出 SA1 和 Rank1。这个问题非常简单:
IOI2004 国家集训队论文 许智磊
后缀数组
安徽省芜湖市第一中学 许智磊

一种基于后缀数组的近似模式匹配的过滤算法

一种基于后缀数组的近似模式匹配的过滤算法

5 1
个 字符 串的相 似 程度[ . 4 ] 编辑 距离 的 扩展 定 义 : 里 的 编辑 距 离 是 指 这
现 . 引
索、 自然语 言识别 、 入侵 检测 、 病毒检 测 、 信息 过滤
及计 算生物 学等 领域 [ . 1 随着 串 匹配 的应 用 领 域 ] 的扩展 , 经典 的 串匹 配算法 已不能满 足要求 , 其包 括 动态规划算 法 、 自动机算法 、 过滤算 法 以及 位并
行算 法等[ . 2 由于 串 匹配是 应 用 中最 耗 时 的核 心 ]
因子) 简称 片段 P 其 中有 rr . (≤m) 片段 出现 在 个
字符串 s中的一 系列 区 间[ , +d 上 , 户一 乡 ] 其任
意两个片段是 非 重叠 , 它们 的编 辑距 离最 大 为 且 d, 称这 样 的 多 重 复 模 式 为 一 个 ( d, ) r_ 则 户, r 一 e

要: 为了提高在海量的信息中进行多重复模式查找算法的效率 , 提出了算法 E at n s rhr该算法运用过 pt r_e ce. e a
滤 算 法 的思 想而 设计 , 同时 又采 用 能节 省 空 间 占用 的后 缀 数组 来 实 现 , 而 提 高 了算 法 的运 行 速 度 . 对 英 文 小 从 针
个 空格连接 , 这样英 文 文本 变 成 了一 个 长为 n个
单词 的字符 串 , 个单 词 间有 一个 空格 作为 区分 每
它们 的标志 ; 第二步是 过滤预 处理 , 滤时 以序列 过
1 算法实现的数据结构
后 缀树 在字符 串处 理 中 的适 用性 很 强 , 但后 缀树 需要 占用 较 大的 内存 空 间 , 空 间 问题 一 直 而 是运用 后缀树 数据结构来 处理超 长字符 串的一个

ACM竞赛所用数据结构

ACM竞赛所用数据结构

红黑树的使用



其插入、删除、修改的算法复杂度均为n*log(n)。 具体实现也比较复杂,可以参考相关数据结构书籍, 在比赛中一般也使用STL. 集合<set>



– 定义:set<double,greater<int>> t;multiset<int> t(a.begin(),a.end(),cmp); – 插入:tree.insert(val); multiset返回bool; set返回pair其 中.second表示是否插入成功, .first表示新元素或现存同值元 素的位置。 – 改变:该类型内容是只读的,不能改变 – 查找:tree.find(val);返回值为val的第一个元素的迭代器; tree.lower_bound(val); 返回第一个大于等于val的元素位置 – 删除:tree.erase(tree.begin());

后缀数组


附件中相关资料

关于后缀数组

字符串处理当中,后缀树和后缀数组都是 非常有力的工具,其中后缀树大家了解得 比较多,关于后缀数组则很少见于国内的 资料。其实后缀数组是后缀树的一个非常 精巧的替代品,它比后缀树容易编程实现, 能够实现后缀树的很多功能而时间复杂度 也不太逊色,并且,它比后缀树所占用的 空间小很多。可以说,在ACM比赛中中后 缀数组比后缀树要更为实用。


树的一般表示法
数组父亲表示法 儿子节点表示法(用指针构建多叉树)


比赛的时候常用vector来构造

左儿子右兄弟表示法
哈夫曼树


哈夫曼树又称最优树(二叉树),是一类 带权路径最短的树。构造这种树的算法最 早是由哈夫曼(Huffman)1952年提出,这种 树在信息检索中很有用。 定义:

国家集训队2004论文集_许智磊(后缀数组)

国家集训队2004论文集_许智磊(后缀数组)

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IOI2004 国家集训队论文 许智磊
基本概念
首先明确一些必要的定义: 字符集 一个字符 集Σ是 一个建立了 全序关系的集合,也就是说 ,Σ 中 的任意两个不同的元素 α 和 β 都可以比较大小,要么 α<β,要么 β<α(也就是 α>β) 。字符集Σ中的元素称为字符。 字符串 一个字符串 S 是将 n 个字符顺次排列形成的数组,n 称为 S 的 长度,表示为 len(S)。S 的第 i 个字符表示为 S[i]。 子串 字符串 S 的子串 S[i..j],i≤j,表示 S 串中从 i 到 j 这一段,也就 是顺次排列 S[i],S[i+1],...,S[j]形成的字符串。 后缀 后缀是指从某个位置 i 开始到整个串末尾结束的一个特殊子串。 字符串 S 的从 i 开头的后缀表示为 Suffix(S,i),也就是 Suffix(S,i)=S[i..len(S)]。 关于字符串的 大小比较,是 指通常所说 的“字 典顺序 ”比较 ,也就是对 于 两个字符串 u、v,令 i 从 1 开始顺次比较 u[i]和 v[i],如果 u[i]=v[i]则令 i 加 1, 否则若 u[i]<v[i]则认为 u<v,u[i]>v[i]则认为 u>v(也就是 v<u) ,比较结束。如 果 i>len(u) 或 者 i>len(v) 仍 比较 出 结 果 , 那么若 len(u)<len(v) 则 认为 u<v , 若 len(u)=len(v)则认为 u=v,若 len(u)>len(v)则 u>v。 从字符串的大小比较的定义来看,S 的两个开头位置不同的后缀 u 和 v 进行 比较的结果不可能是相等,因为 u=v 的必要条件 len(u)=len(v)在这里不可能满 足。 下面我们约定一个字符集Σ和一个字符串 S,设 len(S)=n,且 S[n]='$',也 就是说 S 以一个特殊字符'$'结尾,并且'$'小于Σ中的任何一个字符。除了 S[n] 之外,S 中的其他字符都属于Σ。对于约定的字符串 S,从位置 i 开头的后缀直 接写成 Suffix(i),省去参数 S。 后 缀 数 组 后 缀 数 组 SA 是 一 个 一 维 数 组 , 它 保 存 1..n 的 某 个 排 列 SA[1],SA[2],...SA[n] ,并 且 保证 Suffix(SA[i])<Suffix(SA[i+1]),1≤i<n。 也就是 将 S 的 n 个后缀从小到大进行排序之后把排好序的后缀的开头位置顺次放入 SA 中。 名次数组 名次数组 Rank=SA-1,也就是说若 SA[i]=j,则 Rank[j]=i,不难 看出 Rank[i]保存的是 Suffix(i)在所有后缀中从小到大排列的“名次” 。

matching方法

matching方法

matching方法Matching方法:从传统到智能的匹配算法引言:在信息时代,数据量呈爆炸式增长,如何高效快速地从海量数据中找到我们需要的信息成为一个亟待解决的问题。

而匹配算法作为一种重要的数据处理手段,具有广泛的应用场景。

本文将介绍匹配算法的发展历程,从传统的模式匹配到智能匹配的演进过程,以及各种匹配方法的特点和应用。

一、传统匹配方法1. 字符串匹配算法字符串匹配算法是最基本的匹配方法之一,它的本质是在一个长字符串中寻找一个模式字符串出现的位置。

常用的字符串匹配算法有暴力匹配算法、KMP算法、Boyer-Moore算法等。

这些算法通过对字符串的遍历和比较,找到模式字符串在长字符串中的位置。

2. 模式匹配算法模式匹配算法是在一组已知模式中查找某个给定模式的过程。

常见的模式匹配算法有正则表达式匹配、AC自动机匹配、后缀树匹配等。

这些算法通过对模式的分析和匹配,找到符合给定模式的字符串。

二、智能匹配方法1. 语义匹配算法语义匹配算法是一种基于词义和语法规则的匹配方法,它通过对语义和上下文的理解,找到与给定查询意图最相符合的结果。

常用的语义匹配算法有词向量模型、语义角色标注、句法分析等。

这些算法可以将语义信息转化为向量空间表示,从而实现语义匹配。

2. 图匹配算法图匹配算法是一种基于图结构的匹配方法,它通过对图的结构和特征进行分析和匹配,找到符合给定查询条件的图。

常见的图匹配算法有子图匹配、图同构匹配、图编辑距离等。

这些算法可以用来解决图像匹配、图数据库查询等问题。

3. 深度学习匹配算法深度学习匹配算法是一种基于神经网络的匹配方法,它通过对大量数据的学习和训练,找到输入和输出之间的映射关系。

常见的深度学习匹配算法有神经网络匹配、卷积神经网络匹配、循环神经网络匹配等。

这些算法可以用来解决文本匹配、图像匹配等问题。

三、匹配方法的应用1. 搜索引擎搜索引擎是匹配方法的重要应用之一,它通过对用户查询和网页内容的匹配,找到与用户需求最相关的网页结果。

后缀树简介

后缀树简介

后缀树一、字符串匹配1、字符串匹配问题的形式定义●文本(Text)是一个长度为n的数组T[1...n];●模式(Pattern)是一个长度为m且m≤n的数组P[1…m];●T和P中的元素都属于有限的字母表(alphabet);●如果0≤s≤n-m,并且T[s+1…S+m]=P[1…m],即对1≤j≤m,有T[s+j]=P[j],则说模式P在文本T中出现且位移为s,且称s是一个有效位移(validshift)。

如上图中,目标是找出所有在文本T=abcabaabcabac中模式P=abaa的所有出现。

该模式在此文中仅出现一次,即在位移s=3处,位移s=3是一个有效位移。

2、解决字符串匹配问题的常见算法●朴素的字符串匹配算法(NativeStringMatchingAlgorithm)●Knuth-Morris-Pratt字符串匹配算法(即KMP算法)●Boyer-Moore字符串匹配算法字符串匹配算法通常分为两个步骤:预处理(Preprocessing)和匹配(Matching)。

所以算法的总运行时间为预处理和匹配的时间的总和。

下面描述了常见字符串匹配算法的预处理和匹配时间。

上述字符串匹配算法均是通过对模式(Pattern)字符串进行预处理的方式来加快搜索速度。

对Pattern进行预处理的最优复杂度为O(m),其中m为Pattern字符串的长度。

而后缀树(SuffixTree)是一种对Text进行预处理的字符串匹配算法。

二、字典树(Trie)1、字典树定义字典树(Trie):是一种很特别的树状信息检索数据结构,如同其名,它的构成就像一本字典,可以让你快速的进行字符插入,字符搜索等。

字典树的核心思想是空间换时间,所以数据结构本身比较消耗空间。

但它利用了字符串的共同前缀(CommonPrefix)作为存储依据,以此来节省存储空间,并加速搜索时间。

Trie的字符串搜索时间复杂度为O(m),m 为最长字符串的长度,其查询性能与集合中的字符串的数量无关。

入侵检测中基于后缀树的多模式匹配算法

入侵检测中基于后缀树的多模式匹配算法
第2 5卷 第 1 0期
20 0 8年 l 0月
计 算机 应 用与软 件
Co u e pl ainsa d S fwae mp t rAp i to n ot r c
V0 . 5 No. 0 12 1
0c . 2 0 t 08
入 侵 检 测 中基 于后 缀 树 的 多模 式 匹 配算 法
(colfC m ue a dC m u i t n H nn U i rt, hn sa4 08 H n n C i ) Sh o o o p t n o m nc i , u a nv sy C a gh 10 2,u a ,hn r ao ei a
Absr c ta t
Th e fr a c fpatr t hngag rt m a e te b tl n c fmiu e b s d i tuso tci n s se . s f x te — e p rom n e o te n ma c i lo h h sbe n h o te e k o s s - a e nr in dee to y t m A u r e i i
A UFFI TREE- S X BAS ED ULTI PATTERN ATCHI M . M NG ALGoRI TH M FoR NTRUS oN u seg X nX nmi H a gH a n C a C e yn h nh n u ig n Y g u n uj h i hn a g u
b s d mu t p t r th n lo t m S i p e e td A s f xa tmao sc n t c e a d te g o ufxh u si c a im s d i a e l - at n mac ig ag r h F M s r s ne u f u o tn i o sr td, n o d s f e r t me h ns i u e n i e i i u h i i c s p t r th n . h g r h i i l me td i n r 2 4. . h x ei n h w h t h ee t n s e d o n r s h g l mp o e at n ma c i g T e a o t m s mp e n e n S o t . 3 T e e p rme ts o s t a e d tci p e fS o i i hy i r v d, e l i t o t me n h l r mo i c n u d a w i mo e me  ̄ s o s me . e

多关键词匹配算法

多关键词匹配算法
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• 关键词匹配算法根据对文本还是模式进行预先处理分为索引方 案和非索引方案。索引方案可以对文本先进行预先处理,再进 行关键词匹配。我们主要考虑是非索引方案。
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String Match 算法分类
• 针对数据流的线性算法 • AC算法线性算法 • CW算法亚线性算法 • 数值型算法MPHF算法
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感谢您的观赏!
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• 针对静态文档的索引算法 • Index方法 • 后缀树算法Suffix Tree
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局限和挑战
• 白硕: • 数据包还原的性能压力
• 使用大规模并行机、合理的负载均衡策略 • 在线多关键词全文扫描匹配的性能压力
• 需要算法的改进,尤其需要支持串比较流水作业的专用芯片

后缀树和后缀数组

后缀树和后缀数组

后缀树和后缀数组基本概念子串:字符串S的子串S[i..j],i?j,表示S串中从i到j这一段,也就是顺次排列S[i],S[i+1],...,S[j]形成的字符串。

字符集:一个字符集Σ是一个建立了全序关系的集合,也就是说,Σ中的任意两个不同的元素α和β都可以比较大小,要么α<β,要么β<α(也就是α>β)。

字符集Σ中的元素称为字符。

字符串:一个字符串S是将n个字符顺次排列形成的数组,n称为S的长度,表示为len(S)。

S的第i个字符表示为S[i]。

子串:字符串S的子串S[i..j],i?j,表示S串中从i到j这一段,也就是顺次排列S[i],S[i+1],...,S[j]形成的字符串。

后缀:后缀是指从某个位置i开始到整个串末尾结束的一个特殊子串。

字符串S 的从i开头的后缀表示为Suffix(i),也就是Suffix(i)=S[i..len(S)] 例如S = mississippi,那么它的所有后缀为:Suffix(1) = mississippi = SSuffix(2) = ississippiSuffix(3) = ssissippiSuffix(4) = sissippiSuffix(5) = issippiSuffix(6) = ssippiSuffix(7) = sippiSuffix(8) = ippiSuffix(9) = ppiSuffix(10) = piSuffix(11) = iSuffix(12) = (empty)不难发现,S的任意一个子串一定是某一个后缀的前缀。

字符串的大小比较:指通常所说的“字典顺序”比较,也就是对于两个字符串u、v,令i从1开始顺次比较u[i]和v[i],如果u[i]=v[i]则令i加1,否则若u[i]<v[i]则认为u<v,u[i]>v[i]则认为u>v(也就是v<u),比较结束。

如果i>len(u)或者i>len(v)仍比较出结果,那么若len(u)<len(v)则认为u<v,若len(u)=len(v)则认为u=v,若len(u)>len(v)则u>v。

BWA总结

BWA总结

BWA的设计思想2010-12-14 16:53:58| 分类:二代测序 | 标签:序列比对二代测序 bwa burrows-wheeler转换 |字号订阅BWA(Burrows-Wheeler Aligner )是一款十分优秀的序列比对软件。

它主要应用二代测序后的大量短小片段与参考基因组之间的定位比对。

能够以较小的空间代价和时间代价,获得令人满意的比对效果。

这里就其设计的基本原理作一较为详细的阐述。

同时,bowtie软件的设计思想亦可参考本文。

后缀树和后缀数组●文本后缀给定一个字母表Σ,x,Y,z是字母表Σ上的字符串,且x=yz,我们称y是x 的前缀,z是x的后缀。

如果我们把文本看作一个长的字符串,则文本的某后缀就是从特定位置起至文本结束所包含的字符串。

如果要查找模式P,我们只要找到文本对应的所有以P开头的后缀即可。

●Trie结构Trie是一种树形结构,它可以保存一组字符串。

如果我们想要查找模式P,我们只需要O(|p|)的时间复杂度,跟Trie中保存了多少字符串无关。

在Trie结构中,每个叶结点代表一个字符串,一个内部结点对应一个或多个字符串的前缀,有一条标记为字符C的边从前缀s所代表的节点指向SC所代表的节点。

在查找Trie结构时,我们根据模式P中的字符从根节点开始逐个字符的查找,如果查找最后到达某个叶结点,则说明我们找到了这个字符串;如果查找在某个节点无法继续下去,则说明字符串集合中不存在查找的模式;如果查找在某个内部节点终止,则说明查找模式是某个或某些字符串的前缀。

我们可以很容易的确定字符串集合中以模式P为前缀的所有字符串,按照上述的查找过程,我们查找最后到达某个内部节点,则以该节点为根的所有子树所代表的字符串集都是以模式P作为前缀。

如果从一个节点到叶节点的路径没有分支,我们可以把所有节点压缩到叶节点以节省空间。

我们可以把文本的所有后缀组成字符串集合来建立Trie结构如图2-1,并且在每个后缀尾部添加一个字符$,使没有一个后缀是另一个后缀的前缀,从而在建立的Trie结构中每个叶结点都对应唯一一个后缀字符串。

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10
Tree(hattivatti)
hattivatti attivatti ttivatti tivatti ivatti vatti atti tti ti i
11
vatti t ti atti hattivatti i vatti ti vatti atti hattivatti attivatti ttivatti vatti vatti tti tivatti ivatti i i vatti
9
Tree(T) is of linear size
• only the internal branching nodes and the leaves represented explicitly • edges labeled by substrings of T • v = node(α) if the path from root to v spells α • one-to-one correspondence of leaves and suffixes • |T| leaves, hence < |T| internal nodes • |Tree(T)| = O(|T| + size(edge labels))
2
Algorithms for combinatorial string matching?
• • • • • deep beauty? +shallow beauty? + applications? ++ intensive algorithmic miniatures sources of new problems: text processing, DNA, music,…
7
Suffix trie and suffix tree
abaab baab aab ab b
Trie(abaab)
a b a a b b a b b a
Tree(abaab)
a baab ab baab a
8
Trie(T) can be large
• |Trie(T)| = O(|T|2) • bad example: T = anbn • Trie(T) can be seen as a DFA: language accepted = the suffixes of T • minimize the DFA => directed cyclic word graph (’DAWG’)
– static text, any given pattern P
• Pattern synthesis problem: Learn from T new patterns that occur surprisingly often • What is a pattern? Exact substring, approximate 5 substring, with generalized symbols, with gaps, …
Suffix tree and suffix array techniques for pattern analysis in strings
Esko Ukkonen Univ Helsinki Erice School 30 Oct 2005
1
ttttttttttttttgagacggagtctcgctctg tcgcccaggctggagtgcagtggcggg atctcggctcactgcaagctccgcctcc cgggttcacgccattctcctgcctcagcc tcccaagtagctgggactacaggcgcc cgccactacgcccggctaattttttgtattt ttagtagagacggggtttcaccgttttagc cgggatggtctcgatctcctgacctcgtg atccgcccgcctcggcctcccaaagtgc tgggattacaggcgt
1 2 6,10 7 3 6,10 vatti 8 4 hattivatti 2,5 3,3 4,5 i vatti 9 5 i 10 vatti 6
hattivatti
13
Tree(T) is full text index
Tree(T)
P
P occurs in T at locations 8, 31, …
a b a a a b b a b a a a b a )
Trie(abaa)
a b a a a b b a b a a a b a a b a
Add next symbol = b
20
Trie(abaab)
Trie(abaa)
a b a a a b b a b a a a b a a b a
• time: O(size of Trie(T)) • suffix links: slink(node(aα)) = node(α)
24
On-line procedure for suffix trie
1. Create Trie(t1): nodes root and v, an arc son(root, t1) = v, and suffix links slink(v) := root and slink(root) := root 2. for i := 2 to n do begin 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. vi-1 := leaf of Trie(t1…ti-1) for string t1…ti-1 (i.e., the deepest leaf) v := vi-1; v´ := 0 while node v has no outgoing arc for ti do begin Create a new node v´´ and an arc son(v,ti) = v´´ if v´ ≠ 0 then slink(v) := v´´ v := slink(v); v´ := v´´ end for the node v´´ such that v´´= son(v,ti) do if v´´ = v´ then slink(v’) := root else slink(v´) := v´´
hattivatti
substring labels of edges represented as pairs of pointers 12
Tree(hattivatti)
hattivatti attivatti ttivatti tivatti ivatti vatti atti tti ti i
Before
ai
From here on the ai-arc exists already => stop updating here
After
ai ai ai
ai
ai
New suffix links New nodes
23
What happens in Trie(Pi) => Trie(Pi+1) ?
hattivatti attivatti ttivatti tivatti ivatti vatti atti tti ti i
hattivatti attivatti vatti atti vatti vatti tti tivatti ttivatti hattivatti ti t i i vatti ti ivatti vatti vatti
’on-line’ algorithm (Ukkonen 1992)
i
16
On-line construction of Trie(T)
• • • • T = t1t2 … tn$ Pi = t1t2 … ti i:th prefix of T on-line idea: update Trie(Pi) to Trie(Pi+1) => very simple construction
Add next symbol = b From here on b-arc already exists
21
Trie(abaab)
a b a a a b b a b a a a b a a b a
Trie(abaab)
b a a
a a
b a b a b
b
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What happens in Trie(Pi) => Trie(Pi+1) ?
1.
Suffix tree
2. Suffix array 3. Some applications 4. Finding motifs
6
The suffix tree Tree(T) of T
• data structure suffix tree, Tree(T), is compacted trie that represents all the suffixes of string T • linear size: |Tree(T)| = O(|T|) • can be constructed in linear time O(|T|) • has myriad virtues (A. Apostolico) • is well-known: 366 000 Google hits
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8
P occurs in T P is a prefix of some suffix of T Path for P exists in Tree(T) All occurrences of P in time O(|P| + #occ)
14
Find att from Tree(hattivatti)
17
Trie(abaab)
Trie(a)
a b a
Trie(ab)
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