C++ 中的 std::boyer_moore_horspool_searcher() 函数

概述

C++ 中的 std::boyer_moore_horspool_searcher() 函数是 C++ 标准库中的一个最新添加的功能，它采用复杂的字符搜索过程来提高字符串搜索性能。该函数（作为消息头的一部分）的代码实现了一种精细的方法来区分包含在扩展字符串中的子字符串。它是 Boyer-Moore 字符串搜索方法的一个变体，最近因其在搜索子字符串时的有效性而广受欢迎。

用户称赞 Boyer-Moore-Horspool 算法在处理大型文档和序列时具有出色的性能。

它通过合成一组字符，然后生成一个 Excel 电子表格来实现这些目标，这使得在文本的特定部分进行搜索成为可能，从而最大限度地减少了必不可少的单个字符比较的总量。

使用 C++，std::boyer_moore_horspool_searcher() 函数将这种搜索方法集成到标准库中，使子字符串搜索变得简单高效。下面的函数用于生成一个搜索器 对象，该对象可用于在另一个更大的字符串中查找可识别子字符串的出现。此函数集成到标准库中，不仅简化了编程过程，而且还确保了程序员无需费力地自己实现该方法即可利用加速的字符串搜索。

它被包含在 C++ 标准库中，这表明了提高语言功能和在实际应用中提高计算效率的持续努力。

语法

它具有以下语法：

示例

让我们通过一个示例来说明 C++ 中的 std::boyer_moore_horspool_searcher() 函数。

输出

 
Pattern found at indices: 47 79   

说明

1. 创建移位表
   • createShiftTable 函数使用大小为 256（覆盖所有 ASCII 字符）的移位表进行初始化。
   • 该表用模式的长度填充，但对于出现在模式中的字符，它存储了从模式末尾到该字符的距离。
2. 搜索
   • boyerMooreHorspoolSearch 函数使用移位表来跳过模式不匹配的文本部分。
   • 它从模式的末尾开始，并将其与文本中的相应部分进行比较。
   • 找到不匹配项时，函数会使用移位表来确定跳跃的距离。
3. 主函数
   • main 函数演示了 boyerMooreHorspoolSearch 函数的用法。
   • 它打印模式与文本匹配的索引。

std::boyer_moore_horspool_searcher() 函数的特点

作为 C++ 标准库的假想添加，std::boyer_moore_horspool_searcher() 函数预计将体现几项关键属性，反映其作为高效子字符串搜索工具的设计。虽然截至最新标准它不是 C++ 标准库的一部分，但了解其预期属性可以帮助说明其潜在的实用性和设计原则。以下是其预期属性的摘要：

1. 效率
   • 算法：它实现了 Boyer-Moore-Horspool 算法，该算法以其在字符串搜索方面的效率而闻名。该算法通过预处理模式并利用字符不匹配的信息来跳过文本部分，从而减少了比较次数。
   • 性能：它通过与朴素搜索等简单算法相比进行更少的比较来针对大型文本和模式进行优化，特别是在模式很长且字母表很大的情况下。
2. 预处理
   • 模式表：Boyer-Moore-Horspool 算法对模式进行预处理以构建移位表。该表记录了发生不匹配时搜索窗口可以移动的距离，从而可以有效地跳过不匹配的文本部分。
3. 搜索功能
   • 基于范围：通过传递表示模式范围的迭代器（例如，pattern.begin() 和 pattern.end()）来创建搜索器。它允许灵活地指定模式，包括子字符串和动态生成的模式。
   • 与算法集成：它可以与 std::search 等标准算法一起使用，以查找模式在文本范围内的出现，从而使其与其他标准库函数兼容。
4. 迭代器兼容性
   • 前向迭代器：该搜索器设计为与前向迭代器一起使用，这意味着它与提供此类迭代器的各种容器类型兼容，包括 std::string 和 std::vector<char>。
5. 普遍性
   • 模式灵活性：搜索器可以处理不同长度和字符的模式，假设输入迭代器支持必要的运算和字符比较。
   • Unicode 和编码：虽然 Boyer-Moore-Horspool 算法本身与字符编码无关，但正确处理 Unicode 或其他编码将取决于所使用的特定字符特征和迭代器类型。
6. 复杂度
   • Boyer-Moore-Horspool 方法的输入具有近似时间复杂度 O(n)，其中 n 表示正在搜索的文本量。这使得它能够被性能关键型应用程序接受。
7. 内存应用
   • 空间复杂度：O(m + k)，其中 m 是模式长度，k 是字符集大小。空间分配用于移位表以及可能存在的其他辅助 数据结构。

复杂度分析

• 近似情况承诺：Boyer-Moore-Horspool 算法非常高效，具有近似时间复杂度 O(n)，其中 n 代表正在搜索的源文本的源长度。这种有效性源于绕过不太可能包含特定模式的文本片段的过程。当字母序列的长度超过书面单词的整个字母表大小时，尤其是在不匹配的字母在图案中不经常出现时，这种行为尤其有效。
• 最坏情况复杂度：Boyer-Moore-Horspool 算法的最坏情况时间复杂度约为 O(m * n)，其中 m 是序列的长度，n 是给定输入文本的长度。这种情况发生在算法反复扫描文本而没有取得实质性进展来查找模式时。这种情况很少见，通常发生在模式和文本具有某些重复结构，未能有效利用跳过机制时。
• 空间复杂度：Boyer-Moore-Horspool 算法的空间复杂度为 O(m + σ)，其中 m 是模式的长度，σ 是字符集（字母表）的大小。空间主要用于预处理表，该表有助于确定不匹配后应跳过多少字符。表的大小与字符集的大小成正比，对于实际目的来说，它通常是恒定的。

C++ 中的功能

在 C++ 中，std::boyer_moore_horspool_searcher() 函数提供了一种在文本中搜索模式的高效方法。它在内部使用 Boyer-Moore-Horspool 算法，并针对实际用例进行了优化。该函数接受一个模式和一个文本范围，并返回指向文本中模式首次出现的迭代器。该函数的基础复杂性与 Boyer-Moore-Horspool 算法的理论分析一致。

结论

总之，C++ 中发现的 std::boyer_moore_horspool_searcher() 函数是一个出色的工具，它能够进行子字符串搜索，因为它利用 Boyer-Moore-Horspool 算法作为其实现。上述特性通过提供即时搜索功能来利用 BMH 算法的有效性，当搜索的模式比相应文本的字母表大小更宽时，这尤其有利。根据不匹配信息进行的字符绕行消除了不必要的评估，从而改进了识别过程。

在实际执行中，Boyer-Moore-Horspool 算法的平均情况时间要求不同，并确保该算法在各种实际应用中都能经济高效地运行。这种有效性源于该方法能够通过跳过极不可能匹配模式的文本块来避免重复比较。虽然最坏情况时间复杂度为 O(m * n)，其中 m 是模式的长度，n 是文本的长度，但这种情况相对罕见。因此，该函数通常提供稳健的性能，在大多数用例中都能达到或超出预期。

总体而言，std::boyer_moore_horspool_searcher() 函数在子字符串搜索方面提供了一种均衡的方法，将效率与可管理的资源使用相结合。它对 Boyer-Moore-Horspool 算法的使用使其成为寻求 字符串 搜索操作性能和效率的开发者的可靠选择。