byte []配列パターン検索
誰でも、byte []配列のバイトパターンを検索/照合し、位置を返すための優れた効果的な方法を知っています。
例えば
byte[] pattern = new byte[] {12,3,5,76,8,0,6,125};
byte[] toBeSearched = new byte[] {23,36,43,76,125,56,34,234,12,3,5,76,8,0,6,125,234,56,211,122,22,4,7,89,76,64,12,3,5,76,8,0,6,125}
文字列の作成、配列のコピー、安全でないコードを伴わないものを提案できますか。
using System;
using System.Collections.Generic;
static class ByteArrayRocks {
static readonly int [] Empty = new int [0];
public static int [] Locate (this byte [] self, byte [] candidate)
{
if (IsEmptyLocate (self, candidate))
return Empty;
var list = new List<int> ();
for (int i = 0; i < self.Length; i++) {
if (!IsMatch (self, i, candidate))
continue;
list.Add (i);
}
return list.Count == 0 ? Empty : list.ToArray ();
}
static bool IsMatch (byte [] array, int position, byte [] candidate)
{
if (candidate.Length > (array.Length - position))
return false;
for (int i = 0; i < candidate.Length; i++)
if (array [position + i] != candidate [i])
return false;
return true;
}
static bool IsEmptyLocate (byte [] array, byte [] candidate)
{
return array == null
|| candidate == null
|| array.Length == 0
|| candidate.Length == 0
|| candidate.Length > array.Length;
}
static void Main ()
{
var data = new byte [] { 23, 36, 43, 76, 125, 56, 34, 234, 12, 3, 5, 76, 8, 0, 6, 125, 234, 56, 211, 122, 22, 4, 7, 89, 76, 64, 12, 3, 5, 76, 8, 0, 6, 125 };
var pattern = new byte [] { 12, 3, 5, 76, 8, 0, 6, 125 };
foreach (var position in data.Locate (pattern))
Console.WriteLine (position);
}
}
IAbstractによる編集-投稿 の内容を移動します。これは回答ではないためです
好奇心から、さまざまな答えの小さなベンチマークを作成しました。
100万回の反復の結果は次のとおりです。
solution [Locate]: 00:00:00.7714027
solution [FindAll]: 00:00:03.5404399
solution [SearchBytePattern]: 00:00:01.1105190
solution [MatchBytePattern]: 00:00:03.0658212
LINQメソッドを使用します。
public static IEnumerable<int> PatternAt(byte[] source, byte[] pattern)
{
for (int i = 0; i < source.Length; i++)
{
if (source.Skip(i).Take(pattern.Length).SequenceEqual(pattern))
{
yield return i;
}
}
}
とても簡単です！
効率的な Boyer-Mooreアルゴリズム を使用します。
文字列を含む文字列を見つけるように設計されていますが、これをバイト配列に投影するための想像力はほとんど必要ありません。
一般的に、最良の答えは次のとおりです。好きな文字列検索アルゴリズムを使用してください:)。
もともと私は使用したいくつかの古いコードを投稿しましたが、Jb Evainの ベンチマーク に興味がありました。私の解決策は愚かで遅いことがわかりました。 bruno condeの SearchBytePattern が最も速いようです。特に彼がArray.CopyとExtensionメソッドを使用しているので、私はその理由を理解できませんでした。しかし、Jbのテストには証拠があります。
ビットをさらに簡素化したため、これが最も明確でシンプルなソリューションになることを願っています。 （bruno condeによって行われたすべてのハードワーク）拡張機能は次のとおりです。
- Buffer.BlockCopy
- Array.IndexOf <byte>
- forループの代わりにwhileループ
- 開始インデックスパラメータ
拡張メソッドに変換
_
public static List<int> IndexOfSequence(this byte[] buffer, byte[] pattern, int startIndex) { List<int> positions = new List<int>(); int i = Array.IndexOf<byte>(buffer, pattern[0], startIndex); while (i >= 0 && i <= buffer.Length - pattern.Length) { byte[] segment = new byte[pattern.Length]; Buffer.BlockCopy(buffer, i, segment, 0, pattern.Length); if (segment.SequenceEqual<byte>(pattern)) positions.Add(i); i = Array.IndexOf<byte>(buffer, pattern[0], i + 1); } return positions; }_
whileブロックの最後のステートメントは、i = Array.IndexOf<byte>(buffer, pattern[0], i + 1);ではなくi = Array.IndexOf<byte>(buffer, pattern[0], i + pattern.Length);であることに注意してください。ヨハンのコメントを見てください。簡単なテストで証明できます：
_byte[] pattern = new byte[] {1, 2};
byte[] toBeSearched = new byte[] { 1, 1, 2, 1, 12 };
_i = Array.IndexOf<byte>(buffer, pattern[0], i + pattern.Length);では、何も返されませんでした。 i = Array.IndexOf<byte>(buffer, pattern[0], i + 1);は正しい結果を返します。
これは私の提案であり、よりシンプルで高速です：
int Search(byte[] src, byte[] pattern)
{
int c = src.Length - pattern.Length + 1;
int j;
for (int i = 0; i < c; i++)
{
if (src[i] != pattern[0]) continue;
for (j = pattern.Length - 1; j >= 1 && src[i + j] == pattern[j]; j--) ;
if (j == 0) return i;
}
return -1;
}
私の解決策：
class Program
{
public static void Main()
{
byte[] pattern = new byte[] {12,3,5,76,8,0,6,125};
byte[] toBeSearched = new byte[] { 23, 36, 43, 76, 125, 56, 34, 234, 12, 3, 5, 76, 8, 0, 6, 125, 234, 56, 211, 122, 22, 4, 7, 89, 76, 64, 12, 3, 5, 76, 8, 0, 6, 125};
List<int> positions = SearchBytePattern(pattern, toBeSearched);
foreach (var item in positions)
{
Console.WriteLine("Pattern matched at pos {0}", item);
}
}
static public List<int> SearchBytePattern(byte[] pattern, byte[] bytes)
{
List<int> positions = new List<int>();
int patternLength = pattern.Length;
int totalLength = bytes.Length;
byte firstMatchByte = pattern[0];
for (int i = 0; i < totalLength; i++)
{
if (firstMatchByte == bytes[i] && totalLength - i >= patternLength)
{
byte[] match = new byte[patternLength];
Array.Copy(bytes, i, match, 0, patternLength);
if (match.SequenceEqual<byte>(pattern))
{
positions.Add(i);
i += patternLength - 1;
}
}
}
return positions;
}
}
LINQメソッド/回答がありませんでした:-)
/// <summary>
/// Searches in the haystack array for the given needle using the default equality operator and returns the index at which the needle starts.
/// </summary>
/// <typeparam name="T">Type of the arrays.</typeparam>
/// <param name="haystack">Sequence to operate on.</param>
/// <param name="needle">Sequence to search for.</param>
/// <returns>Index of the needle within the haystack or -1 if the needle isn't contained.</returns>
public static IEnumerable<int> IndexOf<T>(this T[] haystack, T[] needle)
{
if ((needle != null) && (haystack.Length >= needle.Length))
{
for (int l = 0; l < haystack.Length - needle.Length + 1; l++)
{
if (!needle.Where((data, index) => !haystack[l + index].Equals(data)).Any())
{
yield return l;
}
}
}
}
上記のFoubarの回答の私のバージョンでは、haystackの終わりを超えて検索することを避け、開始オフセットを指定できます。針が空でないか、干し草の山よりも長いと仮定します。
public static unsafe long IndexOf(this byte[] haystack, byte[] needle, long startOffset = 0)
{
fixed (byte* h = haystack) fixed (byte* n = needle)
{
for (byte* hNext = h + startOffset, hEnd = h + haystack.LongLength + 1 - needle.LongLength, nEnd = n + needle.LongLength; hNext < hEnd; hNext++)
for (byte* hInc = hNext, nInc = n; *nInc == *hInc; hInc++)
if (++nInc == nEnd)
return hNext - h;
return -1;
}
}
Jb Evainの答えは：
for (int i = 0; i < self.Length; i++) {
if (!IsMatch (self, i, candidate))
continue;
list.Add (i);
}
そして、IsMatch関数は最初にcandidateが検索対象の配列の長さを超えているかどうかをチェックします。
forループがコーディングされている場合、これはより効率的です。
for (int i = 0, n = self.Length - candidate.Length + 1; i < n; ++i) {
if (!IsMatch (self, i, candidate))
continue;
list.Add (i);
}
この時点で、1つcouldは、「違法」パラメーターで呼び出さないことを前提条件で契約している限り、IsMatchの先頭からテストを削除します。 2019年に1つずれたバグ。
これらは、使用できる最も単純で最速の方法であり、これらよりも高速なものはありません。安全ではありませんが、ポインタを使用するのは速度です。そこで、ここでは、単一の検索を使用する拡張メソッドと、発生のインデックスのリストを提供します。ここで最もクリーンなコードだと言いたいです。
public static unsafe long IndexOf(this byte[] Haystack, byte[] Needle)
{
fixed (byte* H = Haystack) fixed (byte* N = Needle)
{
long i = 0;
for (byte* hNext = H, hEnd = H + Haystack.LongLength; hNext < hEnd; i++, hNext++)
{
bool Found = true;
for (byte* hInc = hNext, nInc = N, nEnd = N + Needle.LongLength; Found && nInc < nEnd; Found = *nInc == *hInc, nInc++, hInc++) ;
if (Found) return i;
}
return -1;
}
}
public static unsafe List<long> IndexesOf(this byte[] Haystack, byte[] Needle)
{
List<long> Indexes = new List<long>();
fixed (byte* H = Haystack) fixed (byte* N = Needle)
{
long i = 0;
for (byte* hNext = H, hEnd = H + Haystack.LongLength; hNext < hEnd; i++, hNext++)
{
bool Found = true;
for (byte* hInc = hNext, nInc = N, nEnd = N + Needle.LongLength; Found && nInc < nEnd; Found = *nInc == *hInc, nInc++, hInc++) ;
if (Found) Indexes.Add(i);
}
return Indexes;
}
}
Locateでベンチマークされ、1.2-1.4倍高速
速度がすべてではありません。一貫性を確認しましたか？
ここにリストされているすべてのコードをテストしたわけではありません。私は自分のコード（完全に一貫していなかったと認めます）とIndexOfSequenceをテストしました。多くのテストでIndexOfSequenceはコードよりもかなり高速であることがわかりましたが、テストを繰り返すと一貫性が低下することがわかりました。特に、配列の最後でパターンを見つけるのが最も難しいようですが、配列の途中でパターンを見逃すこともあります。
私のテストコードは効率性を目的として設計されたものではなく、既知の文字列を内部に含むランダムデータの束が必要でした。このテストパターンは、httpフォームアップロードストリームの境界マーカーにほぼ似ています。このコードを見つけたときに探していたので、検索するデータの種類でテストすることにしました。パターンが長いほど、IndexOfSequenceが値を失う可能性が高くなります。
private static void TestMethod()
{
Random rnd = new Random(DateTime.Now.Millisecond);
string Pattern = "-------------------------------65498495198498";
byte[] pattern = Encoding.ASCII.GetBytes(Pattern);
byte[] testBytes;
int count = 3;
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
StringBuilder TestString = new StringBuilder(2500);
TestString.Append(Pattern);
byte[] buf = new byte[1000];
rnd.NextBytes(buf);
TestString.Append(Encoding.ASCII.GetString(buf));
TestString.Append(Pattern);
rnd.NextBytes(buf);
TestString.Append(Encoding.ASCII.GetString(buf));
TestString.Append(Pattern);
testBytes = Encoding.ASCII.GetBytes(TestString.ToString());
List<int> idx = IndexOfSequence(ref testBytes, pattern, 0);
if (idx.Count != count)
{
Console.Write("change from {0} to {1} on iteration {2}: ", count, idx.Count, i);
foreach (int ix in idx)
{
Console.Write("{0}, ", ix);
}
Console.WriteLine();
count = idx.Count;
}
}
Console.WriteLine("Press ENTER to exit");
Console.ReadLine();
}
（明らかに、このテストのためにIndexOfSequenceを拡張機能から通常のメソッドに変換し直しました）
出力のサンプルランを次に示します。
change from 3 to 2 on iteration 1: 0, 2090,
change from 2 to 3 on iteration 2: 0, 1045, 2090,
change from 3 to 2 on iteration 3: 0, 1045,
change from 2 to 3 on iteration 4: 0, 1045, 2090,
change from 3 to 2 on iteration 6: 0, 2090,
change from 2 to 3 on iteration 7: 0, 1045, 2090,
change from 3 to 2 on iteration 11: 0, 2090,
change from 2 to 3 on iteration 12: 0, 1045, 2090,
change from 3 to 2 on iteration 14: 0, 2090,
change from 2 to 3 on iteration 16: 0, 1045, 2090,
change from 3 to 2 on iteration 17: 0, 1045,
change from 2 to 3 on iteration 18: 0, 1045, 2090,
change from 3 to 1 on iteration 20: 0,
change from 1 to 3 on iteration 21: 0, 1045, 2090,
change from 3 to 2 on iteration 22: 0, 2090,
change from 2 to 3 on iteration 23: 0, 1045, 2090,
change from 3 to 2 on iteration 24: 0, 2090,
change from 2 to 3 on iteration 25: 0, 1045, 2090,
change from 3 to 2 on iteration 26: 0, 2090,
change from 2 to 3 on iteration 27: 0, 1045, 2090,
change from 3 to 2 on iteration 43: 0, 1045,
change from 2 to 3 on iteration 44: 0, 1045, 2090,
change from 3 to 2 on iteration 48: 0, 1045,
change from 2 to 3 on iteration 49: 0, 1045, 2090,
change from 3 to 2 on iteration 50: 0, 2090,
change from 2 to 3 on iteration 52: 0, 1045, 2090,
change from 3 to 2 on iteration 54: 0, 1045,
change from 2 to 3 on iteration 57: 0, 1045, 2090,
change from 3 to 2 on iteration 62: 0, 1045,
change from 2 to 3 on iteration 63: 0, 1045, 2090,
change from 3 to 2 on iteration 72: 0, 2090,
change from 2 to 3 on iteration 73: 0, 1045, 2090,
change from 3 to 2 on iteration 75: 0, 2090,
change from 2 to 3 on iteration 76: 0, 1045, 2090,
change from 3 to 2 on iteration 78: 0, 1045,
change from 2 to 3 on iteration 79: 0, 1045, 2090,
change from 3 to 2 on iteration 81: 0, 2090,
change from 2 to 3 on iteration 82: 0, 1045, 2090,
change from 3 to 2 on iteration 85: 0, 2090,
change from 2 to 3 on iteration 86: 0, 1045, 2090,
change from 3 to 2 on iteration 89: 0, 2090,
change from 2 to 3 on iteration 90: 0, 1045, 2090,
change from 3 to 2 on iteration 91: 0, 2090,
change from 2 to 1 on iteration 92: 0,
change from 1 to 3 on iteration 93: 0, 1045, 2090,
change from 3 to 1 on iteration 99: 0,
IndexOfSequenceを選択するつもりはありませんが、たまたま今日作業を始めたのです。一日の終わりに、データのパターンが欠落しているように見えたため、今夜、独自のパターンマッチャーを作成しました。しかし、それほど速くはありません。投稿する前に、100％一貫性を保つことができるかどうかを確認するために、もう少し微調整します。
実稼働コードで信頼する前に、このようなことをテストして、良好で再現性のある結果が得られることを確認する必要があることを全員に思い出させたかっただけです。
私の答えのヒントとAlnitakの答えを使用して、新しい関数を作成しました。
public static List<Int32> LocateSubset(Byte[] superSet, Byte[] subSet)
{
if ((superSet == null) || (subSet == null))
{
throw new ArgumentNullException();
}
if ((superSet.Length < subSet.Length) || (superSet.Length == 0) || (subSet.Length == 0))
{
return new List<Int32>();
}
var result = new List<Int32>();
Int32 currentIndex = 0;
Int32 maxIndex = superSet.Length - subSet.Length;
while (currentIndex < maxIndex)
{
Int32 matchCount = CountMatches(superSet, currentIndex, subSet);
if (matchCount == subSet.Length)
{
result.Add(currentIndex);
}
currentIndex++;
if (matchCount > 0)
{
currentIndex += matchCount - 1;
}
}
return result;
}
private static Int32 CountMatches(Byte[] superSet, int startIndex, Byte[] subSet)
{
Int32 currentOffset = 0;
while (currentOffset < subSet.Length)
{
if (superSet[startIndex + currentOffset] != subSet[currentOffset])
{
break;
}
currentOffset++;
}
return currentOffset;
}
私がそれほど幸せではない唯一の部分は
currentIndex++;
if (matchCount > 0)
{
currentIndex += matchCount - 1;
}
一部... -1を回避するためにif elseを使用したいと思いますが、これはより良い分岐予測をもたらします（それがそれほど重要かどうかはわかりませんが）。
さまざまな解決策を試した結果、SearchBytePatternを修正しました。私は30kシーケンスでテストしましたが、高速です:)
static public int SearchBytePattern(byte[] pattern, byte[] bytes)
{
int matches = 0;
for (int i = 0; i < bytes.Length; i++)
{
if (pattern[0] == bytes[i] && bytes.Length - i >= pattern.Length)
{
bool ismatch = true;
for (int j = 1; j < pattern.Length && ismatch == true; j++)
{
if (bytes[i + j] != pattern[j])
ismatch = false;
}
if (ismatch)
{
matches++;
i += pattern.Length - 1;
}
}
}
return matches;
}
あなたの考えを聞かせてください。
ここに私が思いついた解決策があります。実装の途中で見つけたメモを含めました。前方、後方、および異なる（in/dec）レメント量で一致できます。方向; haystack内の任意のオフセットから開始します。
どんな入力でも素晴らしいでしょう！
/// <summary>
/// Matches a byte array to another byte array
/// forwards or reverse
/// </summary>
/// <param name="a">byte array</param>
/// <param name="offset">start offset</param>
/// <param name="len">max length</param>
/// <param name="b">byte array</param>
/// <param name="direction">to move each iteration</param>
/// <returns>true if all bytes match, otherwise false</returns>
internal static bool Matches(ref byte[] a, int offset, int len, ref byte[] b, int direction = 1)
{
#region Only Matched from offset Within a and b, could not differ, e.g. if you wanted to mach in reverse for only part of a in some of b that would not work
//if (direction == 0) throw new ArgumentException("direction");
//for (; offset < len; offset += direction) if (a[offset] != b[offset]) return false;
//return true;
#endregion
//Will match if b contains len of a and return a a index of positive value
return IndexOfBytes(ref a, ref offset, len, ref b, len) != -1;
}
///Here is the Implementation code
/// <summary>
/// Swaps two integers without using a temporary variable
/// </summary>
/// <param name="a"></param>
/// <param name="b"></param>
internal static void Swap(ref int a, ref int b)
{
a ^= b;
b ^= a;
a ^= b;
}
/// <summary>
/// Swaps two bytes without using a temporary variable
/// </summary>
/// <param name="a"></param>
/// <param name="b"></param>
internal static void Swap(ref byte a, ref byte b)
{
a ^= b;
b ^= a;
a ^= b;
}
/// <summary>
/// Can be used to find if a array starts, ends spot Matches or compltely contains a sub byte array
/// Set checkLength to the amount of bytes from the needle you want to match, start at 0 for forward searches start at hayStack.Lenght -1 for reverse matches
/// </summary>
/// <param name="a">Needle</param>
/// <param name="offset">Start in Haystack</param>
/// <param name="len">Length of required match</param>
/// <param name="b">Haystack</param>
/// <param name="direction">Which way to move the iterator</param>
/// <returns>Index if found, otherwise -1</returns>
internal static int IndexOfBytes(ref byte[] needle, ref int offset, int checkLength, ref byte[] haystack, int direction = 1)
{
//If the direction is == 0 we would spin forever making no progress
if (direction == 0) throw new ArgumentException("direction");
//Cache the length of the needle and the haystack, setup the endIndex for a reverse search
int needleLength = needle.Length, haystackLength = haystack.Length, endIndex = 0, workingOffset = offset;
//Allocate a value for the endIndex and workingOffset
//If we are going forward then the bound is the haystackLength
if (direction >= 1) endIndex = haystackLength;
#region [Optomization - Not Required]
//{
//I though this was required for partial matching but it seems it is not needed in this form
//workingOffset = needleLength - checkLength;
//}
#endregion
else Swap(ref workingOffset, ref endIndex);
#region [Optomization - Not Required]
//{
//Otherwise we are going in reverse and the endIndex is the needleLength - checkLength
//I though the length had to be adjusted but it seems it is not needed in this form
//endIndex = needleLength - checkLength;
//}
#endregion
#region [Optomized to above]
//Allocate a value for the endIndex
//endIndex = direction >= 1 ? haystackLength : needleLength - checkLength,
//Determine the workingOffset
//workingOffset = offset > needleLength ? offset : needleLength;
//If we are doing in reverse swap the two
//if (workingOffset > endIndex) Swap(ref workingOffset, ref endIndex);
//Else we are going in forward direction do the offset is adjusted by the length of the check
//else workingOffset -= checkLength;
//Start at the checkIndex (workingOffset) every search attempt
#endregion
//Save the checkIndex (used after the for loop is done with it to determine if the match was checkLength long)
int checkIndex = workingOffset;
#region [For Loop Version]
///Optomized with while (single op)
///for (int checkIndex = workingOffset; checkIndex < endIndex; offset += direction, checkIndex = workingOffset)
///{
///Start at the checkIndex
/// While the checkIndex < checkLength move forward
/// If NOT (the needle at the checkIndex matched the haystack at the offset + checkIndex) BREAK ELSE we have a match continue the search
/// for (; checkIndex < checkLength; ++checkIndex) if (needle[checkIndex] != haystack[offset + checkIndex]) break; else continue;
/// If the match was the length of the check
/// if (checkIndex == checkLength) return offset; //We are done matching
///}
#endregion
//While the checkIndex < endIndex
while (checkIndex < endIndex)
{
for (; checkIndex < checkLength; ++checkIndex) if (needle[checkIndex] != haystack[offset + checkIndex]) break; else continue;
//If the match was the length of the check
if (checkIndex == checkLength) return offset; //We are done matching
//Move the offset by the direction, reset the checkIndex to the workingOffset
offset += direction; checkIndex = workingOffset;
}
//We did not have a match with the given options
return -1;
}
なぜ単純なものを難しくするのですか？これは、forループを使用する任意の言語で実行できます。 C＃の1つを次に示します。
using System;
using System.Collections.Generic;
namespace BinarySearch
{
class Program
{
static void Main（string [] args）
{
byte [] pattern = new byte [] {12,3,5,76,8,0,6,125} ;
byte [] toBeSearched = new byte [] {23,36,43,76,125,56,34,234,12,3,5,76,8,0,6,125,234,56,211
122,22,4,7,89,76,64,12,3,5,76,8,0,6,125};
List <int> occurences = findOccurences（toBeSearched、pattern ）;
。
}
static List <int> findOccurences（byte [] haystack、byte [] needle）
{
List <int> occurences = new List <int>（）;
for（int i = 0; i <haystack.Length; i ++）
{
if（needle [0] == haystack [i]）
{
bool found = true;
int j、k;
for（ j = 0、k = i; j <needle.Length; j ++、k ++）
{
if（k> = haystack.Length || needle [j]！= haystack [k]）
{
found = false;
break;
}
}
if（found）
{
occurences.Add（i-1 ）;
i = k;
}
}
}
リターンオカレンス;
}
}
}
ORegexを使用できます。
var oregex = new ORegex<byte>("{0}{1}{2}", x=> x==12, x=> x==3, x=> x==5);
var toSearch = new byte[]{1,1,12,3,5,1,12,3,5,5,5,5};
var found = oregex.Matches(toSearch);
2つの一致が見つかります。
i:2;l:3
i:6;l:3
複雑さ：最悪の場合O（n * m）、実際にはO(n)内部状態マシンのため。これは.NET Regexよりも高速です。コンパクトです。 、高速で、特に配列パターンマッチング用に設計されています。
私は文字列に変換することでマッチングを行うソリューションを使用します...
Knuth-Morris-Pratt検索アルゴリズム を実装する単純な関数を作成する必要があります。これは、正しいインデックスを見つけるために使用できる最速のシンプルなアルゴリズムになります（ Boyer-Moore を使用できますが、より多くのセットアップが必要になります）。
アルゴリズムを最適化したら、他の種類の最適化を探すことができます。ただし、基本から始める必要があります。
たとえば、現在の「最速」はJb EvianによるLocateソリューションです。
コアを見ると
for (int i = 0; i < self.Length; i++) {
if (!IsMatch (self, i, candidate))
continue;
list.Add (i);
}
サブアルゴリズムの一致後、i + 1で一致を見つけ始めますが、最初の一致がi +候補。長さであることは既にわかっています。したがって、追加する場合、
i += candidate.Length -2; // -2 instead of -1 because the i++ will add the last index
スーパーセット内のサブセットの多くの出現が予想される場合は、はるかに高速になります。 （ブルーノ・コンデはすでに彼のソリューションでこれを行っています）
ただし、これはKNPアルゴリズムの半分にすぎません。numberOfValidMatchesと呼ばれるパラメータをIsMatchメソッドに追加する必要があります。これは出力パラメータになります。
これは次のように解決されます。
int validMatches = 0;
if (!IsMatch (self, i, candidate, out validMatches))
{
i += validMatches - 1; // -1 because the i++ will do the last one
continue;
}
そして
static bool IsMatch (byte [] array, int position, byte [] candidate, out int numberOfValidMatches)
{
numberOfValidMatches = 0;
if (candidate.Length > (array.Length - position))
return false;
for (i = 0; i < candidate.Length; i++)
{
if (array [position + i] != candidate [i])
return false;
numberOfValidMatches++;
}
return true;
}
少しリファクタリングし、numberOfValidMatchesをループ変数として使用し、しばらくして-2と-1を避けるためにLocateループを書き換えることができます。しかし、KMPアルゴリズムを追加する方法を明確にしたかっただけです。
お時間をいただきありがとうございます...
これは、質問をする前に使用/テストしていたコードです...この質問をする理由は、これを行うのに最適なコードを使用していないことが確かだからです...時間を割いて！
private static int CountPatternMatches(byte[] pattern, byte[] bytes)
{
int counter = 0;
for (int i = 0; i < bytes.Length; i++)
{
if (bytes[i] == pattern[0] && (i + pattern.Length) < bytes.Length)
{
for (int x = 1; x < pattern.Length; x++)
{
if (pattern[x] != bytes[x+i])
{
break;
}
if (x == pattern.Length -1)
{
counter++;
i = i + pattern.Length;
}
}
}
}
return counter;
}
私のコードにエラーを見た人はいますか？これはハック的なアプローチと見なされますか？皆さんが投稿したほとんどすべてのサンプルを試してみましたが、試合結果にいくつかのバリエーションがあるようです。 toBeSearched配列として〜10Mbバイト配列でテストを実行しました。
これが私の（最もパフォーマンスの高い）ソリューションではありません。 bytes/latin-1変換はロスレスであるという事実に依存しています。これは、bytes/ASCIIまたはbytes/UTF8変換ではnot trueです。
利点は、任意のバイト値に対してIt Works（tm）（バイト0x80-0xffで他のソリューションが正しく機能しない）と拡張され、より高度な正規表現マッチングを実行できることです。
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Text.RegularExpressions;
class C {
public static void Main() {
byte[] data = {0, 100, 0, 255, 100, 0, 100, 0, 255};
byte[] pattern = {0, 255};
foreach (int i in FindAll(data, pattern)) {
Console.WriteLine(i);
}
}
public static IEnumerable<int> FindAll(
byte[] haystack,
byte[] needle
) {
// bytes <-> latin-1 conversion is lossless
Encoding latin1 = Encoding.GetEncoding("iso-8859-1");
string sHaystack = latin1.GetString(haystack);
string sNeedle = latin1.GetString(needle);
for (Match m = Regex.Match(sHaystack, Regex.Escape(sNeedle));
m.Success; m = m.NextMatch()) {
yield return m.Index;
}
}
}
これは、このトピックに関する私自身のアプローチです。ポインターを使用して、より大きな配列でより高速になるようにしました。この関数は、シーケンスの最初のオカレンスを返します（これは私自身の場合に必要なものです）。
すべての出現を含むリストを返すために、少し変更できると確信しています。
私がしていることはかなり簡単です。パターンの最初のバイト（針）が見つかるまで、ソース配列（haystack）をループします。最初のバイトが見つかると、次のバイトがパターンの次のバイトと一致するかどうかを個別にチェックし続けます。そうでない場合、針を一致させる前に、以前に使用していたインデックス（haystack内）から通常どおり検索を続けます。
コードは次のとおりです。
public unsafe int IndexOfPattern(byte[] src, byte[] pattern)
{
fixed(byte *srcPtr = &src[0])
fixed (byte* patternPtr = &pattern[0])
{
for (int x = 0; x < src.Length; x++)
{
byte currentValue = *(srcPtr + x);
if (currentValue != *patternPtr) continue;
bool match = false;
for (int y = 0; y < pattern.Length; y++)
{
byte tempValue = *(srcPtr + x + y);
if (tempValue != *(patternPtr + y))
{
match = false;
break;
}
match = true;
}
if (match)
return x;
}
}
return -1;
}
以下の安全なコード：
public int IndexOfPatternSafe(byte[] src, byte[] pattern)
{
for (int x = 0; x < src.Length; x++)
{
byte currentValue = src[x];
if (currentValue != pattern[0]) continue;
bool match = false;
for (int y = 0; y < pattern.Length; y++)
{
byte tempValue = src[x + y];
if (tempValue != pattern[y])
{
match = false;
break;
}
match = true;
}
if (match)
return x;
}
return -1;
}
私はパーティーに少し遅れています。ボイヤームーアアルゴリズムを使用して、文字列ではなくバイトを検索するのはどうですか。以下のc＃コード。
EyeCode Inc.
class Program {
static void Main(string[] args) {
byte[] text = new byte[] {12,3,5,76,8,0,6,125,23,36,43,76,125,56,34,234,12,4,5,76,8,0,6,125,234,56,211,122,22,4,7,89,76,64,12,3,5,76,8,0,6,123};
byte[] pattern = new byte[] {12,3,5,76,8,0,6,125};
BoyerMoore tmpSearch = new BoyerMoore(pattern,text);
Console.WriteLine(tmpSearch.Match());
Console.ReadKey();
}
public class BoyerMoore {
private static int ALPHABET_SIZE = 256;
private byte[] text;
private byte[] pattern;
private int[] last;
private int[] match;
private int[] suffix;
public BoyerMoore(byte[] pattern, byte[] text) {
this.text = text;
this.pattern = pattern;
last = new int[ALPHABET_SIZE];
match = new int[pattern.Length];
suffix = new int[pattern.Length];
}
/**
* Searches the pattern in the text.
* returns the position of the first occurrence, if found and -1 otherwise.
*/
public int Match() {
// Preprocessing
ComputeLast();
ComputeMatch();
// Searching
int i = pattern.Length - 1;
int j = pattern.Length - 1;
while (i < text.Length) {
if (pattern[j] == text[i]) {
if (j == 0) {
return i;
}
j--;
i--;
}
else {
i += pattern.Length - j - 1 + Math.Max(j - last[text[i]], match[j]);
j = pattern.Length - 1;
}
}
return -1;
}
/**
* Computes the function last and stores its values in the array last.
* last(Char ch) = the index of the right-most occurrence of the character ch
* in the pattern;
* -1 if ch does not occur in the pattern.
*/
private void ComputeLast() {
for (int k = 0; k < last.Length; k++) {
last[k] = -1;
}
for (int j = pattern.Length-1; j >= 0; j--) {
if (last[pattern[j]] < 0) {
last[pattern[j]] = j;
}
}
}
/**
* Computes the function match and stores its values in the array match.
* match(j) = min{ s | 0 < s <= j && p[j-s]!=p[j]
* && p[j-s+1]..p[m-s-1] is suffix of p[j+1]..p[m-1] },
* if such s exists, else
* min{ s | j+1 <= s <= m
* && p[0]..p[m-s-1] is suffix of p[j+1]..p[m-1] },
* if such s exists,
* m, otherwise,
* where p is the pattern and m is its length.
*/
private void ComputeMatch() {
/* Phase 1 */
for (int j = 0; j < match.Length; j++) {
match[j] = match.Length;
} //O(m)
ComputeSuffix(); //O(m)
/* Phase 2 */
//Uses an auxiliary array, backwards version of the KMP failure function.
//suffix[i] = the smallest j > i s.t. p[j..m-1] is a prefix of p[i..m-1],
//if there is no such j, suffix[i] = m
//Compute the smallest shift s, such that 0 < s <= j and
//p[j-s]!=p[j] and p[j-s+1..m-s-1] is suffix of p[j+1..m-1] or j == m-1},
// if such s exists,
for (int i = 0; i < match.Length - 1; i++) {
int j = suffix[i + 1] - 1; // suffix[i+1] <= suffix[i] + 1
if (suffix[i] > j) { // therefore pattern[i] != pattern[j]
match[j] = j - i;
}
else {// j == suffix[i]
match[j] = Math.Min(j - i + match[i], match[j]);
}
}
/* Phase 3 */
//Uses the suffix array to compute each shift s such that
//p[0..m-s-1] is a suffix of p[j+1..m-1] with j < s < m
//and stores the minimum of this shift and the previously computed one.
if (suffix[0] < pattern.Length) {
for (int j = suffix[0] - 1; j >= 0; j--) {
if (suffix[0] < match[j]) { match[j] = suffix[0]; }
}
{
int j = suffix[0];
for (int k = suffix[j]; k < pattern.Length; k = suffix[k]) {
while (j < k) {
if (match[j] > k) {
match[j] = k;
}
j++;
}
}
}
}
}
/**
* Computes the values of suffix, which is an auxiliary array,
* backwards version of the KMP failure function.
*
* suffix[i] = the smallest j > i s.t. p[j..m-1] is a prefix of p[i..m-1],
* if there is no such j, suffix[i] = m, i.e.
* p[suffix[i]..m-1] is the longest prefix of p[i..m-1], if suffix[i] < m.
*/
private void ComputeSuffix() {
suffix[suffix.Length-1] = suffix.Length;
int j = suffix.Length - 1;
for (int i = suffix.Length - 2; i >= 0; i--) {
while (j < suffix.Length - 1 && !pattern[j].Equals(pattern[i])) {
j = suffix[j + 1] - 1;
}
if (pattern[j] == pattern[i]) {
j--;
}
suffix[i] = j + 1;
}
}
}
}
先日この問題にぶつかったので、これを試してください：
public static long FindBinaryPattern(byte[] data, byte[] pattern)
{
using (MemoryStream stream = new MemoryStream(data))
{
return FindBinaryPattern(stream, pattern);
}
}
public static long FindBinaryPattern(string filename, byte[] pattern)
{
using (FileStream stream = new FileStream(filename, FileMode.Open))
{
return FindBinaryPattern(stream, pattern);
}
}
public static long FindBinaryPattern(Stream stream, byte[] pattern)
{
byte[] buffer = new byte[1024 * 1024];
int patternIndex = 0;
int read;
while ((read = stream.Read(buffer, 0, buffer.Length)) > 0)
{
for (int bufferIndex = 0; bufferIndex < read; ++bufferIndex)
{
if (buffer[bufferIndex] == pattern[patternIndex])
{
++patternIndex;
if (patternIndex == pattern.Length)
return stream.Position - (read - bufferIndex) - pattern.Length + 1;
}
else
{
patternIndex = 0;
}
}
}
return -1;
}
包丁は何もせず、シンプルに保ちます。
基本的なデータ型のみを使用して記述した簡単なコードを次に示します（最初に発生したインデックスを返します）。
private static int findMatch(byte[] data, byte[] pattern) {
if(pattern.length > data.length){
return -1;
}
for(int i = 0; i<data.length ;){
int j;
for(j=0;j<pattern.length;j++){
if(pattern[j]!=data[i])
break;
i++;
}
if(j==pattern.length){
System.out.println("Pattern found at : "+(i - pattern.length ));
return i - pattern.length ;
}
if(j!=0)continue;
i++;
}
return -1;
}
Sanchezの提案を理解し、検索を高速化しようとしましたが、コードのパフォーマンス以下はほぼ同等ですが、コードの方が理解しやすいです。
public int Search3(byte[] src, byte[] pattern)
{
int index = -1;
for (int i = 0; i < src.Length; i++)
{
if (src[i] != pattern[0])
{
continue;
}
else
{
bool isContinoue = true;
for (int j = 1; j < pattern.Length; j++)
{
if (src[++i] != pattern[j])
{
isContinoue = true;
break;
}
if(j == pattern.Length - 1)
{
isContinoue = false;
}
}
if ( ! isContinoue)
{
index = i-( pattern.Length-1) ;
break;
}
}
}
return index;
}
安全でないコードを使用したりソース配列の一部をコピーしたりせずにO(n)タイプの操作に対して簡単で効率的な別の回答.
必ずテストしてください。このトピックで見つかったいくつかの提案は、状況に影響を受けやすいものです。
static void Main(string[] args)
{
// 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2
// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
byte[] buffer = new byte[] { 1, 0, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 9, 10, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 5, 5, 0, 5, 5, 1, 2 };
byte[] beginPattern = new byte[] { 1, 0, 2 };
byte[] middlePattern = new byte[] { 8, 9, 10 };
byte[] endPattern = new byte[] { 9, 10, 11 };
byte[] wholePattern = new byte[] { 1, 0, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 9, 10, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 };
byte[] noMatchPattern = new byte[] { 7, 7, 7 };
int beginIndex = ByteArrayPatternIndex(buffer, beginPattern);
int middleIndex = ByteArrayPatternIndex(buffer, middlePattern);
int endIndex = ByteArrayPatternIndex(buffer, endPattern);
int wholeIndex = ByteArrayPatternIndex(buffer, wholePattern);
int noMatchIndex = ByteArrayPatternIndex(buffer, noMatchPattern);
}
/// <summary>
/// Returns the index of the first occurrence of a byte array within another byte array
/// </summary>
/// <param name="buffer">The byte array to be searched</param>
/// <param name="pattern">The byte array that contains the pattern to be found</param>
/// <returns>If buffer contains pattern then the index of the first occurrence of pattern within buffer; otherwise, -1</returns>
public static int ByteArrayPatternIndex(byte[] buffer, byte[] pattern)
{
if (buffer != null && pattern != null && pattern.Length <= buffer.Length)
{
int resumeIndex;
for (int i = 0; i <= buffer.Length - pattern.Length; i++)
{
if (buffer[i] == pattern[0]) // Current byte equals first byte of pattern
{
resumeIndex = 0;
for (int x = 1; x < pattern.Length; x++)
{
if (buffer[i + x] == pattern[x])
{
if (x == pattern.Length - 1) // Matched the entire pattern
return i;
else if (resumeIndex == 0 && buffer[i + x] == pattern[0]) // The current byte equals the first byte of the pattern so start here on the next outer loop iteration
resumeIndex = i + x;
}
else
{
if (resumeIndex > 0)
i = resumeIndex - 1; // The outer loop iterator will increment so subtract one
else if (x > 1)
i += (x - 1); // Advance the outer loop variable since we already checked these bytes
break;
}
}
}
}
}
return -1;
}
/// <summary>
/// Returns the indexes of each occurrence of a byte array within another byte array
/// </summary>
/// <param name="buffer">The byte array to be searched</param>
/// <param name="pattern">The byte array that contains the pattern to be found</param>
/// <returns>If buffer contains pattern then the indexes of the occurrences of pattern within buffer; otherwise, null</returns>
/// <remarks>A single byte in the buffer array can only be part of one match. For example, if searching for 1,2,1 in 1,2,1,2,1 only zero would be returned.</remarks>
public static int[] ByteArrayPatternIndex(byte[] buffer, byte[] pattern)
{
if (buffer != null && pattern != null && pattern.Length <= buffer.Length)
{
List<int> indexes = new List<int>();
int resumeIndex;
for (int i = 0; i <= buffer.Length - pattern.Length; i++)
{
if (buffer[i] == pattern[0]) // Current byte equals first byte of pattern
{
resumeIndex = 0;
for (int x = 1; x < pattern.Length; x++)
{
if (buffer[i + x] == pattern[x])
{
if (x == pattern.Length - 1) // Matched the entire pattern
indexes.Add(i);
else if (resumeIndex == 0 && buffer[i + x] == pattern[0]) // The current byte equals the first byte of the pattern so start here on the next outer loop iteration
resumeIndex = i + x;
}
else
{
if (resumeIndex > 0)
i = resumeIndex - 1; // The outer loop iterator will increment so subtract one
else if (x > 1)
i += (x - 1); // Advance the outer loop variable since we already checked these bytes
break;
}
}
}
}
if (indexes.Count > 0)
return indexes.ToArray();
}
return null;
}