Лучший способ определить, находится ли последовательность в другой последовательности в Python

Это обобщение проблемы "строка содержит подстроку" для (более) произвольных типов.

Учитывая последовательность (например, список или кортеж), какой лучший способ определить, находится ли в ней другая последовательность? В качестве бонуса он должен вернуть индекс элемента, где начинается подпоследовательность:

Пример использования (последовательность в последовательности):

>>> seq_in_seq([5,6],  [4,'a',3,5,6])
3
>>> seq_in_seq([5,7],  [4,'a',3,5,6])
-1 # or None, or whatever

До сих пор я просто полагался на грубую силу, и это кажется медленным, уродливым и неуклюжим.

Ответ 1

Я второй алгоритм Кнута-Морриса-Пратта. Кстати, ваша проблема (и решение KMP) - это точно рецепт 5.13 в Python Cookbook 2-е издание. Вы можете найти соответствующий код в http://code.activestate.com/recipes/117214/

Он находит все правильные подпоследовательности в заданной последовательности и должен использоваться как итератор:

>>> for s in KnuthMorrisPratt([4,'a',3,5,6], [5,6]): print s
3
>>> for s in KnuthMorrisPratt([4,'a',3,5,6], [5,7]): print s
(nothing)

Ответ 2

Здесь применяется подход грубой силы O(n*m) (аналогичный @mcella answer). Это может быть быстрее, чем реализация алгоритма Knuth-Morris-Pratt в чистом Python O(n+m) (см. @Gregg Lind answer) для небольших входных последовательностей.

#!/usr/bin/env python
def index(subseq, seq):
    """Return an index of `subseq`uence in the `seq`uence.

    Or `-1` if `subseq` is not a subsequence of the `seq`.

    The time complexity of the algorithm is O(n*m), where

        n, m = len(seq), len(subseq)

    >>> index([1,2], range(5))
    1
    >>> index(range(1, 6), range(5))
    -1
    >>> index(range(5), range(5))
    0
    >>> index([1,2], [0, 1, 0, 1, 2])
    3
    """
    i, n, m = -1, len(seq), len(subseq)
    try:
        while True:
            i = seq.index(subseq[0], i + 1, n - m + 1)
            if subseq == seq[i:i + m]:
               return i
    except ValueError:
        return -1

if __name__ == '__main__':
    import doctest; doctest.testmod()

Интересно, насколько велика величина в этом случае?

Ответ 4

>>> def seq_in_seq(subseq, seq):
...     while subseq[0] in seq:
...         index = seq.index(subseq[0])
...         if subseq == seq[index:index + len(subseq)]:
...             return index
...         else:
...             seq = seq[index + 1:]
...     else:
...         return -1
... 
>>> seq_in_seq([5,6], [4,'a',3,5,6])
3
>>> seq_in_seq([5,7], [4,'a',3,5,6])
-1

Извините, что я не эксперт по алгоритму, это самая быстрая вещь, о которой я могу думать в данный момент, по крайней мере, я думаю, что она выглядит красивой (мне), и мне было весело ее кодировать.; -)

Скорее всего, это то же самое, что и ваш подход к грубой силе.

Ответ 5

Простой подход: конвертировать в строки и полагаться на соответствие строк.

Пример использования списков строк:

 >>> f = ["foo", "bar", "baz"]
 >>> g = ["foo", "bar"]
 >>> ff = str(f).strip("[]")
 >>> gg = str(g).strip("[]")
 >>> gg in ff
 True

Пример с использованием кортежей строк:

>>> x = ("foo", "bar", "baz")
>>> y = ("bar", "baz")
>>> xx = str(x).strip("()")
>>> yy = str(y).strip("()")
>>> yy in xx
True

Пример использования списков чисел:

>>> f = [1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7]
>>> g = [4, 5, 6]
>>> ff = str(f).strip("[]")
>>> gg = str(g).strip("[]")
>>> gg in ff
True

Ответ 6

Грубая сила может быть тонкой для небольших узоров.

Для более крупных рассмотрите алгоритм Aho-Corasick.

Ответ 7

Вот еще одна реализация KMP:

from itertools import tee

def seq_in_seq(seq1,seq2):
    '''
    Return the index where seq1 appears in seq2, or -1 if 
    seq1 is not in seq2, using the Knuth-Morris-Pratt algorithm

    based heavily on code by Neale Pickett <[email protected]>
    found at:  woozle.org/~neale/src/python/kmp.py

    >>> seq_in_seq(range(3),range(5))
    0
    >>> seq_in_seq(range(3)[-1:],range(5))
    2
    >>>seq_in_seq(range(6),range(5))
    -1
    '''
    def compute_prefix_function(p):
        m = len(p)
        pi = [0] * m
        k = 0
        for q in xrange(1, m):
            while k > 0 and p[k] != p[q]:
                k = pi[k - 1]
            if p[k] == p[q]:
                k = k + 1
            pi[q] = k
        return pi

    t,p = list(tee(seq2)[0]), list(tee(seq1)[0])
    m,n = len(p),len(t)
    pi = compute_prefix_function(p)
    q = 0
    for i in range(n):
        while q > 0 and p[q] != t[i]:
            q = pi[q - 1]
        if p[q] == t[i]:
            q = q + 1
        if q == m:
            return i - m + 1
    return -1

Ответ 8

Я немного опаздываю на вечеринку, но здесь что-то простое, используя строки:

>>> def seq_in_seq(sub, full):
...     f = ''.join([repr(d) for d in full]).replace("'", "")
...     s = ''.join([repr(d) for d in sub]).replace("'", "")
...     #return f.find(s) #<-- not reliable for finding indices in all cases
...     return s in f
...
>>> seq_in_seq([5,6], [4,'a',3,5,6])
True
>>> seq_in_seq([5,7], [4,'a',3,5,6])
False
>>> seq_in_seq([4,'abc',33], [4,'abc',33,5,6])
True


Как отметил Илья В. Шуров, метод find не вернет правильные индексы с многосимвольными строками или многозначными числами.

Ответ 9

Другой подход, используя наборы:

set([5,6])== set([5,6])&set([4,'a',3,5,6])
True