KPM、BM、 AC、ACBM算法分析

说明:本文章有从参考其它文章,如有冒犯,请多原谅。

KPM、BM、 AC、ACBM算法分析

目录

  • 简介
  • KPM算法简介
  • BM算法 简介
  • AC算法简介
  • ACBM算法简介

简介

最近在定位DPI应用识别的问题,总是发现在特征数量达到一定规模的时候,特征匹配不出来;所以又得投身于分析有点难搞的ACBM算法了。不过最终确定该问题并不是匹配部分问题,而是初始化编译状态机的问题。

在分析该问题过程中,ACBM算法的有些细节的原理忘记了,看起代码来有点吃力;没办法只能搜索各种资料了,在这把自己搜索到的相关资料整理一下,希望对大家有点帮助。

KPM算法

在分析KPM算法之前,先看一下我们最容易想到的查找办法。

KPM、BM、 AC、ACBM算法分析_第1张图片

首先,字符串”BBC ABCDAB ABCDABCDABDE”的第一个字符与搜索词”ABCDABD”的第一个字符,进行比较。因为B与A不匹配,所以搜索词后移一位。

KPM、BM、 AC、ACBM算法分析_第2张图片
因为B与A不匹配,搜索词再往后移这里写图片描述

KPM、BM、 AC、ACBM算法分析_第3张图片
就这样,直到字符串有一个字符,与搜索词的第一个字符相同为止

KPM、BM、 AC、ACBM算法分析_第4张图片
接着比较字符串和搜索词的下一个字符,还是相同。

KPM、BM、 AC、ACBM算法分析_第5张图片
直到字符串有一个字符,与搜索词对应的字符不相同为止。

KPM、BM、 AC、ACBM算法分析_第6张图片
这时,最自然的反应是,将搜索词整个后移一位,再从头逐个比较。这样做虽然可行,但是效率很差,因为你要把”搜索位置”移到已经比较过的位置,重比一遍。

KPM、BM、 AC、ACBM算法分析_第7张图片
一个基本事实是,当空格与D不匹配时,你其实知道前面六个字符是”ABCDAB”。KMP算法的想法是,设法利用这个已知信息,不要把”搜索位置”移回已经比较过的位置,继续把它向后移,这样就提高了效率。

KPM、BM、 AC、ACBM算法分析_第8张图片
怎么做到这一点呢?可以针对搜索词,算出一张《部分匹配表》(Partial Match Table)。这张表是如何产生的,后面再介绍,这里只要会用就可以了。后面会详细分析部分匹配值的计算方法。

KPM、BM、 AC、ACBM算法分析_第9张图片
已知空格与D不匹配时,前面六个字符”ABCDAB”是匹配的。查表可知,最后一个匹配字符B对应的”部分匹配值”为2,因此按照下面的公式算出向后移动的位数:
  移动位数 = 已匹配的字符数 - 对应的部分匹配值
因为 6 - 2 等于4,所以将搜索词向后移动4位。移动4位后结果如下图

KPM、BM、 AC、ACBM算法分析_第10张图片
因为空格与C不匹配,搜索词还要继续往后移。这时,已匹配的字符数为2(”AB”),对应的”部分匹配值”为0。所以,移动位数 = 2 - 0,结果为 2,于是将搜索词向后移2位。

KPM、BM、 AC、ACBM算法分析_第11张图片
因为空格与A不匹配,继续后移一位

KPM、BM、 AC、ACBM算法分析_第12张图片
逐位比较,直到发现C与D不匹配。于是,移动位数 = 6 - 2,继续将搜索词向后移动4位

KPM、BM、 AC、ACBM算法分析_第13张图片
逐位比较,直到搜索词的最后一位,发现完全匹配,于是搜索完成。如果还要继续搜索(即找出全部匹配),移动位数 = 7 - 0,再将搜索词向后移动7位。

部分匹配值表计算方法
KPM、BM、 AC、ACBM算法分析_第14张图片
“部分匹配值”就是”前缀”和”后缀”的最长的共有元素的长度。以”ABCDABD”为例,
  - “A”的前缀和后缀都为空集,共有元素的长度为0;
  - “AB”的前缀为[A],后缀为[B],共有元素的长度为0;
  - “ABC”的前缀为[A, AB],后缀为[BC, C],共有元素的长度0;
  - “ABCD”的前缀为[A, AB, ABC],后缀为[BCD, CD, D],共有元素的长度为0;
  - “ABCDA”的前缀为[A, AB, ABC, ABCD],后缀为[BCDA, CDA, DA, A],共有元素为”A”,长度为1;
  - “ABCDAB”的前缀为[A, AB, ABC, ABCD, ABCDA],后缀为[BCDAB, CDAB, DAB, AB, B],共有元素为”AB”,长度为2;
  - “ABCDABD”的前缀为[A, AB, ABC, ABCD, ABCDA, ABCDAB],后缀为[BCDABD, CDABD, DABD, ABD, BD, D],共有元素的长度为0。
  
计算特征串next值得c语言代码

void getNext(const char *p,int next[])//多算一位的next算法
{
    int j=-1,i=0;
    next[0]=-1;
    int len=strlen(p);

    while(i<=len)
    {
        if(j==-1||p[i]==p[j])
        {
            i++;
            j++;
             //next[i]=j;//以下是改进的算法
            if(p[i]!=p[j])      next[i]=j;            
            else next[i]=next[j];
            }
        else j=next[j];
    }
}

待续,BM、ACBM算法下次继续

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