PHP是一門十分流行的開發語言,也經常被用于算法的實現。其中最受歡迎的算法之一就是AC算法,它為PHP程序員提供了一種高效解決字符串匹配問題的方法。
舉個例子,假如我們想在一篇文章中搜索某些關鍵詞,并將這些關鍵詞標紅以突出顯示。如果我們采用樸素的方法,即一個一個字符地比較,那么時間復雜度是O(n * m),其中n是文章長度,m是關鍵詞數量。如果文章足夠長且關鍵詞數量也很大,那么效率就會非常低。而如果我們使用AC算法,時間復雜度則是O(n + k),k是所有關鍵詞長度之和,程序效率就會大大提高。
class TrieNode { public $child = []; public $is_end = false; public function __construct() {} } class AC { private $trie; public function __construct() { $this->trie = new TrieNode(); } public function add_word(string $word) { $p = $this->trie; for ($i = 0; $i< strlen($word); $i++) { if (!isset($p->child[$word[$i]])) { $p->child[$word[$i]] = new TrieNode(); } $p = $p->child[$word[$i]]; } $p->is_end = true; } public function query(string $text) { $p = $this->trie; $result = []; for ($i = 0; $i< strlen($text); $i++) { while (!isset($p->child[$text[$i]]) && $p !== $this->trie) { $p = $p->fail; } if (isset($p->child[$text[$i]])) { $p = $p->child[$text[$i]]; } $q = $p; while ($q !== $this->trie && $q->is_end) { $result[] = $i - strlen($word) + 1; $q = $q->fail; } } return $result; } }
AC算法的實現主要是基于Trie樹,也叫字典樹。Trie樹是一種樹形結構,其中每個節點代表一個單詞或字符串的前綴。根據字符串中字符在Trie樹中所分布的位置即可快速的查找這個字符串是否存在。
在AC算法中,我們可以將Trie樹看作一個有向無環圖,并給圖中的每個節點添加一個指向祖先節點的指針,它的作用是在匹配過程中對節點進行回溯。當我們在Trie樹中搜索字符串時,如果當前節點無法繼續匹配,則需要利用它的父親節點(或更高層)的指針進行回溯。為了進一步提高算法的效率,我們需要讓每個節點都有一個fail指針,這個指針指向Trie樹中最長公共前綴子串的結尾節點,或者根節點。這樣,當我們在匹配某個節點的子節點時無法繼續匹配時,可以通過follow其fail指針進行回溯。這個過程也可以看做是在一棵類似KMP算法next數組的失敗指針樹上進行匹配。
以上代碼實現了AC算法的核心部分,包括Trie樹建樹和查詢匹配過程。在建樹過程中,我們先從根節點開始,根據字符串添加子節點,如果當前子節點為末尾節點,則將這個節點標記。匹配過程中,我們從Trie樹的根節點開始,比較文本中的每個字符,并依據fail指針進行回溯,直到找到匹配的關鍵詞或搜索完整篇文章。
在總結一下,AC算法通過使用Trie樹和失敗指針樹相結合,可以快速地匹配文本中的多個關鍵詞,從而提高程序運行效率。在實際使用時,我們可以將關鍵詞等輸入數據存儲在數據結構中,并且對于大批量的文本批量處理,還可以考慮使用MapReduce等分布式算法框架,以進一步縮短運行時間。