本文是對 Swift Algorithm Club 翻譯的一篇文章。

Swift Algorithm Club是 raywenderlich.com網站出品的用Swift實現算法和數據結構的開源項目，目前在GitHub上有18000+??，我初略統計了一下，大概有一百左右個的算法和數據結構，基本上常見的都包含了，是iOSer學習算法和數據結構不錯的資源。

?andyRon/swift-algorithm-club-cn是我對Swift Algorithm Club，邊學習邊翻譯的項目。由于能力有限，如發現錯誤或翻譯不妥，請指正，歡迎pull request。也歡迎有興趣、有時間的小伙伴一起參與翻譯和學習?。當然也歡迎加??，?????。

本文的翻譯原文和代碼可以查看?swift-algorithm-club-cn/Boyer-Moore String Search

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Boyer-Moore字符串搜索(Boyer-Moore String Search)

這個主題已經有教程 here

目標：在純Swift中編寫字符串搜索算法，而無需導入Foundation或使用NSString的rangeOfString()方法。

換句話說，我們想在String上實現一個indexOf(pattern：String)擴展，它返回在字符串里面第一次出現搜索模式的String.Index，如果找不到模式則返回nil 。

例子：

// Input: let s = "Hello, World" s.indexOf(pattern: "World")// Output: <String.Index?> 7// Input: let animals = "?????" animals.indexOf(pattern: "?")// Output: <String.Index?> 6 復制代碼

注意： 牛的索引是6，而不是你想象的3，因為字符串為表情符號使用更多的存儲空間。String.Index的實際值并不那么重要，只是它指向字符串中的正確字符。

暴力方法工作正常，但效率不高，尤其是在大塊文本上。 事實證明，您不需要從源字符串中查看 每個 字符 —— 通常可以跳過多個字符。

這種跳過算法被稱為Boyer-Moore算法，它已存在很長時間了。它被認為是所有字符串搜索算法的基準。

以下是您在Swift中編寫它的方法：

extension String {func index(of pattern: String) -> Index? {let patternLength = pattern.countguard patternLength > 0, patternLength <= self.count else { return nil }var skipTable = [Character: Int]()for (i, c) in pattern.enumerated() {skipTable[c] = patternLength - i - 1}let p = pattern.index(before: pattern.endIndex)let lastChar = pattern[p]var i = index(startIndex, offsetBy: patternLength - 1)func backwards() -> Index? {var q = pvar j = iwhile q > pattern.startIndex {j = index(before: j)q = index(before: q)if self[j] != pattern[q] { return nil }}return j}while i < endIndex {let c = self[i]if c == lastChar {if let k = backwards() { return k }i = index(after: i)} else {i = index(i, offsetBy: skipTable[c] ?? patternLength, limitedBy: endIndex) ?? endIndex}}return nil} } 復制代碼

該算法的工作原理如下。 讓源字符與搜索模式字符頭部對齊排列，并查看字符串中的哪個字符與搜索模式的 最后 字符匹配：

source string: Hello, World search pattern: World^ 復制代碼

有三種可能性：

這兩個字符是相同的。 你找到了可能的匹配。

字符不相等，但源字符確實有出現在搜索模式其他位置中。

源字符完全沒有出現在搜索模式中。

在示例中，字符o和d不匹配，但o確實出現在搜索模式中。 這意味著我們可以跳過幾個位置：

source string: Hello, World search pattern: World^ 復制代碼

注意兩個o字符現在是如何對齊的。 再次，您將搜索模式的最后一個字符與搜索文本進行比較：W vsd。 它們是不相同的，但W確實出現在搜索模式中。 因此，再次跳過一個位置，讓兩個W字符在相同位置：

source string: Hello, World search pattern: World^ 復制代碼

這次兩個字符相等并且可能匹配。 要驗證匹配，您需要進行暴力搜索，但是從搜索模式的末尾開始向前搜索。 這就是它的全部。

在任何給定時間跳過的數量由“跳過表”確定，“跳過表”是搜索模式中所有字符的字典和跳過的數量。 示例中的跳過表如下所示：

W: 4 o: 3 r: 2 l: 1 d: 0 復制代碼

字符越接近模式的末尾，跳過量越小。 如果某個字符在模式中出現多次，則最接近該模式結尾的字符將確定該字符的跳過值。

注意： 如果搜索模式只包含幾個字符，則執行暴力搜索會更快。 在構建跳過表與為短模式執行暴力搜索之間需要進行權衡。

致謝：此代碼基于1989年7月Dr Dobb's雜志發表的文章"Faster String Searches" by Costas Menico —— 對 ，1989年！ 有時保留那些舊雜志是有用的。

擴展閱讀：這個算法的詳細分析

Boyer-Moore-Horspool 算法

上面算法的一個變體是Boyer-Moore-Horspool 算法。

像常規的Boyer-Moore算法一樣，它使用skipTable來跳過許多字符。 不同之處在于我們如何檢查局部匹配。在上面的版本中，如果找到了部分匹配，但不是完全匹配，我們只跳過一個字符。在這個修訂版本中，我們也在那種情況下使用跳過表。

這是Boyer-Moore-Horspool算法的一個實現：

extension String {func index(of pattern: String, usingHorspoolImprovement: Bool = false) -> Index? {let patternLength = pattern.countguard patternLength > 0, patternLength <= self.count else {return nil}var skipTable = [Character: Int]()for (i, c) in pattern.enumerated() {skipTable[c] = patternLength - i - 1}let p = pattern.index(before: pattern.endIndex)let lastChar = pattern[p]var i = index(startIndex, offsetBy: patternLength - 1)func backwards() -> Index? {var q = pvar j = iwhile q > pattern.startIndex {j = index(before: j)q = index(before: q)if self[j] != pattern[q] { return nil }}return j}while i < endIndex {let c = self[i]if c == lastChar {if let k = backwards() { return k }if !usingHorspoolImprovement {i = index(after: i)} else {let jumpOffset = max(skipTable[c] ?? patternLength, 1)i = index(i, offsetBy: jumpOffset, limitedBy: endIndex) ?? endIndex}} else {i = index(i, offsetBy: skipTable[c] ?? patternLength, limitedBy: endIndex) ?? endIndex}}return nil} } 復制代碼

在實踐中，Horspool版本的算法往往比原始版本略好一些。 但是，這取決于你愿意做出什么樣的權衡。

致謝：此代碼基于論文：R. N. Horspool (1980). "Practical fast searching in strings". Software - Practice & Experience 10 (6): 501–506.

作者：Matthijs Hollemans，Andreas Neusü?，Matías Mazzei
翻譯：Andy Ron
校對：Andy Ron

譯注： 阮一峰老師的文章 字符串匹配的Boyer-Moore算法 講的比較清晰。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【译】Swift算法俱乐部-Boyer-Moore字符串搜索的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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