Алгоритмы поиска подстроки в строке
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
?ужаем в оперативную память (в виде массива), причем время считывания в массив не учитывается. Предобработка (создание таблиц перехода) входит в общее время.
Стенд для эксперимента.
Процессор Intel Pentium IV 2,66Ггц
1024 Мб ОЗУ
Компилятор Borland Delphi Enterprise, version 6.0 (Build 6.163)
Фрагмент кода тестируемой программы приведем в листинге 7.
Понятно, что такой замер времени даст нам весьма расплывчатые результаты, так как напрямую зависит от характеристик и загрузки процессора. Поэтому во время проведения эксперимента, отключались все сторонние и фоновые приложения, которые не влияют на работу программы. При запуске одной и той же задачи мы можем получить разное время, поэтому совершается несколько запусков, из которых выбирается наилучший результат.
2.2. Результаты и анализ эксперимента.
Эксперимент проводился для четырех алгоритмов представителей классов алгоритмов. Так как все алгоритмы ставились в одинаковые условия, то можно провести их сравнительный анализ. Заметим, что данный анализ применим только для данных параметров поиска, и при иных условиях может отличаться.
Результаты эксперимента занесем в таблицу (Табл. 3).
АлгоритмВремя выполненияДлина ?10Длина ?100Длина ?250Послед. поиск1593234Алгоритм Рабина
(Хеш сумма кодов)156393КМП53050БМ313132
Как и предполагалось, алгоритм Бойера Мура справился с экспериментальной задачей быстрее остальных. Следует, однако, заметить, что его эффективность растет лишь с увеличением длины строки и, соответственно, длины образца. Так при длине строки меньшей или равной 10 символов, он показал себя хуже, чем последовательный поиск. Аналогичные результаты показывает и алгоритм КМП, как для коротких, так и для длинных слов. Его можно использовать как универсальный, когда неизвестны длины строки и образца.
Алгоритм Рабина, при его схожести с последовательным работает быстрее, а его простота и малые трудозатраты на реализацию, делают его привлекательным для использования в неспециальных программах.
Наихудший результат показал алгоритм последовательного поиска. Как предполагалось лишь при небольшом увеличении длины строки, он работает в разы медленнее остальных алгоритмов.
В данный эксперимент не включен алгоритм поиска с помощью конечного автомата, т.к. мы используем алфавит, состоящий из 66 букв русского алфавита, и построенный автомат был бы слишком громоздок. Эффективность этого алгоритма возрастает при малом количестве букв в алфавите.
Заключение.
Мы рассмотрели различные алгоритмы поиска подстроки в строке, сделали их анализ. Результаты можно представить в таблице (Табл. 4).
АлгоритмВремя на пред. обработкуСреднее время поискаХудшее время поискаЗатраты памятиВремя работы (мс) при длине строки ?250 ПримечанияАлгоритмы основанные на алгоритме последовательного поискаАлгоритм прямого поискаНет O((m-n+1)*n+1)/2O((m-n+1)*n+1)Нет234Mалые трудозатраты на программу, малая эффективность.Алгоритм РабинаНетO(m+n)O((m-n+1)*n+1)Нет93Алгоритм Кнута-Морриса-ПраттаКМПO(m)O(n+m)O(n+m)O(m)31Универсальный алгоритм, если неизвестна длина образцаАлгоритм Бойера-МураБМO(m+s)O(n+m)O(n*m)O(m+s)32Алгоритмы этой группы наиболее эффективны в обычных ситуациях. Быстродействие повышается при увеличении образца или алфавита.Исходя из полученных результатов, видно, что алгоритм Бойера Мура является ведущим по всем параметрам, казалось бы, найден самый эффективный алгоритм. Но, как показывает эксперимент, алгоритм Кнута Мориса - Пратта, превосходит алгоритм БМ на небольших длинах образца. Поэтому я не могу сделать вывод, что какой-то из алгоритмов является самым оптимальным. Каждый алгоритм позволяет эффективно действовать лишь для своего класса задач, об этом еще говорят различные узконаправленные улучшения. Алгоритм поиска подстроки в строке следует выбирать только после точной постановки задачи, которые должна выполнять программа.
Сделав такой вывод, мы выполнили цель данной работы, т.к. для различных классов задач был выделен свой эффективный алгоритм.
Библиографический список.
1). Kurtz, St. Fundamental Algorithms For A Declarative Pattern Matching System [Текст]. Bielefeld:. Universitt Bielefeld, 1995. 238 с.
2). Lecro, T. Exact string matching algorithms [Электронный ресурс]. Режим доступа
3). Ахметов И. Поиск подстрок с помощью конечных автоматов [Текст]: Курсовая работа.- С-П государственный университет информационных технологий, механики и оптики.
4). Ахо, Альфред Структура данных и алгоритмы [Текст]. М.: Издательский дом Вильямс, 2000. - 384 с.
5). Белоусов А. Дискретная математика [Текст]. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 744 с.
6). Брайан, К. Практика программирования [Текст].- СПб:. Невский диалект, 2001. - 381 с.
7). Вирт, Н. Алгоритмы и структуры данных [Текст]. М:. Мир, 1989. 360 с.
8). Гилл, Арт. Введение в теорию конечных автоматов [Текст]. М., 1966. - 272с.
9). Глушаков С. Программирование Web страниц [Текст]. М.: ООО Издательство АСТ, 2003. 387 с.
10). Кнут, Д. Искусство программирования на ЭВМ [Текст]: Том 3. М:. Мир, 1978. 356 с.
11). Матрос Д. Элементы абстрактной и компьютерной алгебры: Учеб. пособие для студ. педвузов [Текст]. М.: Издательский центр Академия, 2004. 240 с.
12). Успенский В. Теория алгоритмов: основные открытия и приложения [Текст]. М.: Наука, 1987. 288 с.
13). Шень, А. Программирование: теоремы и задачи [Текст]. М.: Московский центр непрерывного математического образования, 1995.
14). Кормен, Т. Алгоритмы: постр?/p>