模式串为abaabaabaaba时,其next数组和nextval数组值如下所示:

  • next数组为:0 0 1 1 2 3 2 3 4 5 6 7
  • nextval数组为:0 0 1 1 2 3 1 3 4 5 6 7

注:这里的next数组和nextval数组是KMP算法中用于优化模式串匹配的两个辅助数组。

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对于模式串t="abaabaabaaba",其next数组值和nextval数组值如下:

  • next数组值为:[-1, 0, -1, 1, -1, 2, -1, 3, -1, 4, -1, 5]
  • nextval数组值为:[-1, 0, -1, 1, -1, 2, -1, 3, -1, 4, -1, 5]

其中,next数组是KMP算法中用来优化匹配过程的核心数组之一。它记录了在匹配过程中,当失配时应该将模式串向右移动多少位,才能最大限度地减少比较次数。

具体来说,对于模式串t中的每一个位置i,next[i]表示t[0:i]子串中,以i结尾的最长公共前后缀长度。例如,对于t=“abaabaabaaba”中i=4的位置,其最长公共前后缀长度为1,即前缀为"a",后缀也为"a"。

计算next数组可以使用双指针法,具体实现代码如下:

def get_next(s):
    n = len(s)
    next = [-1] * n
    i = 0
    j = -1
    while i < n - 1:
        if j == -1 or s[i] == s[j]:
            i += 1
            j += 1
            next[i] = j
        else:
            j = next[j]
    return next

在上面的代码中,i表示后缀的末尾位置,j表示前缀的末尾位置。如果t[i] == t[j],则next[i+1] = j+1;否则将j移动到next[j]处继续比较。

除了next数组外,KMP算法还使用了nextval数组对匹配过程进行优化。nextval数组和next数组本质相同,只是对于一些特殊情况下的失配,nextval数组会进行更严格的调整以确保匹配成功。

具体来说,当t[i]与p[j]不相等时,KMP算法会将j更新为next[j],然后继续比较t[i]和p[j]。但是,有些情况下这种更新方式可能会导致匹配失败,例如当p[next[j]] == p[j]时。此时,KMP算法会使用nextval[j]来代替next[j]进行更新,即j = nextval[j]。

计算nextval数组可以在计算next数组的基础上得到,具体实现代码如下:

def get_nextval(s, next):
    n = len(s)
    nextval = list(next)
    for i in range(n):
        if next[i] != -1 and s[i] == s[next[i]]:
            nextval[i] = nextval[next[i]]
    return nextval

在上面的代码中,对于每一个位置i,如果next[i]存在且s[i] == s[next[i]],则说明i和next[i]之间形成了一个循环框架,此时可以将nextval[i]赋值为nextval[next[i]]。

需要注意的是,以上代码中使用了Python的列表切片操作,这可能会导致额外的空间开销。如果需要优化空间复杂度,可以改为使用数组下标访问。