用Swift构建终极字符串搜索算法：Boyer-Moore算法的深度剖析

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2023-10-30 19:53:35

Boyer-Moore算法：高效字符串搜索利器

在计算机科学中，字符串搜索算法是一种用于查找给定字符串中是否包含另一个子字符串的算法。Boyer-Moore算法是一种高效的字符串搜索算法，以其出色的性能和广泛的应用而备受青睐。让我们一探究竟，揭秘Boyer-Moore算法的奥秘！

算法原理：巧妙利用模式匹配

Boyer-Moore算法的核心思想是模式匹配。算法将模式字符串与文本字符串进行比较，寻找模式字符串在文本字符串中出现的匹配位置。如果找到匹配位置，则返回匹配位置的索引。如果找不到匹配位置，则返回-1。

Boyer-Moore算法之所以高效，主要归功于两个关键策略：

字符比较优化： 算法利用模式字符串的末尾字符进行比较，减少了不必要的比较次数。
坏字符规则： 算法使用坏字符规则来跳过不包含模式字符串末尾字符的文本字符串部分，进一步提升了搜索效率。

代码实现：从理论到实践

现在，让我们将理论付诸实践，用纯Swift代码实现Boyer-Moore算法。我们将创建一个String扩展，名为indexOf，接受一个String参数作为模式字符串，返回该模式字符串在原字符串中第一次出现的位置。

extension String {
    func indexOf(pattern: String) -> Int? {
        // 初始化模式字符串和文本字符串
        let pattern = pattern
        let text = self

        // 获取模式字符串和文本字符串的长度
        let patternLength = pattern.count
        let textLength = text.count

        // 边界检查
        if patternLength > textLength {
            return nil
        }

        // 构建坏字符表
        var badCharTable = [Character: Int]()
        for i in 0..<patternLength {
            badCharTable[pattern[i]] = patternLength - i - 1
        }

        // 比较模式字符串和文本字符串
        var shift = 0
        while shift <= textLength - patternLength {
            var mismatch = false
            for i in 0..<patternLength {
                if text[shift + i] != pattern[i] {
                    mismatch = true
                    break
                }
            }

            if !mismatch {
                return shift
            } else {
                // 使用坏字符规则计算移动距离
                let badChar = text[shift + patternLength - 1]
                if let badCharIndex = badCharTable[badChar] {
                    shift += max(badCharIndex, 1)
                } else {
                    shift += patternLength
                }
            }
        }

        // 未找到匹配位置
        return nil
    }
}