การเข้าใจ Algorithm การจับคู่สตริง (String Matching Algorithm) ด้วย Node.js

 

ในโลกของการเขียนโปรแกรม สตริง (String) ถือว่าเป็นข้อมูลประเภทพื้นฐานที่เราพบเจออยู่บ่อยครั้ง ทั้งในเว็บแอปพลิเคชันและซอฟต์แวร์อื่น ๆ การจับคู่สตริง (String Matching) จึงเป็นแนวทางสำคัญในการค้นหาข้อมูลในข้อความต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็นการค้นหาคำในเอกสารเว็บไซต์ หรือการกรองข้อมูลจากรายการที่ยาวเหยียด ในบทความนี้ เราจะมาทำความเข้าใจเกี่ยวกับ String Matching Algorithm โดยใช้ภาษา Node.js พร้อมกับตัวอย่างโค้ดและการวิเคราะห์ความซับซ้อน (Complexity) ของมัน

 

String Matching Algorithm คืออะไร?

String Matching Algorithm คือลำดับขั้นตอนที่ใช้ในการค้นหาส่วนที่เป็นสตริงในข้อความหรือแหล่งข้อมูลอื่น ๆ โดยเป้าหมายหลักของมันคือการค้นหาว่ามีสตริง (sub-string) ใดที่ตรงกับสตริงเป้าหมายหรือไม่ และถ้ามี จะอยู่ที่ไหนในข้อความหลัก การใช้วิธีนี้มีแนวทางที่แตกต่างกันหลากหลาย ซึ่งสามารถจำแนกได้ออกเป็นหลายประเภท เช่น Naïve Algorithm, Knuth-Morris-Pratt (KMP), Boyer-Moore และอื่น ๆ

ตัวอย่างโค้ดด้วย Node.js

ในโค้ดตัวอย่างนี้ เราจะใช้ Naïve Algorithm วิธีง่าย ๆ ในการค้นหาสตริง ซึ่งตรงไปตรงมา แต่ในบางสถานการณ์อาจจะไม่เหมาะสมในการใช้งานกับข้อความที่มีขนาดใหญ่มาก

 function naiveStringMatch(text, pattern) {
    const n = text.length;
    const m = pattern.length;

    for (let i = 0; i <= n - m; i++) {
        let j;
        for (j = 0; j < m; j++) {
            if (text[i + j] !== pattern[j]) {
                break;
            }
        }
        if (j === m) {
            console.log(`Pattern found at index ${i}`);
        }
    }
}

// ตัวอย่างการใช้งาน
const text = "ABABDABACDABABCABAB";
const pattern = "ABABCABAB";
naiveStringMatch(text, pattern);

ในโค้ดนี้ฟังก์ชัน `naiveStringMatch` จะรับค่าข้อความและพจนานุกรม (pattern) ที่ต้องการค้นหา หลังจากนั้นจะใช้สองลูปเพื่อเปรียบเทียบและค้นหาคำในข้อความ หากเจอจะทำการบันทึกลำดับที่ของคำในคอนโซล

Use Case ในโลกจริง

1. การค้นหาข้อความในเอกสาร: ในระบบค้นหาเอกสารออนไลน์ เมื่อผู้ใช้พิมพ์คำค้น ระบบต้องทำการหาคำที่ตรงในเอกสารและแสดงผลลัพธ์ที่ตรงกันอาจใช้ String Matching Algorithm นี้ 2. เครื่องมือการกรองข้อมูล: บ่อยครั้งที่เราต้องการกรองข้อมูลจากฐานข้อมูลขนาดใหญ่ เช่น การค้นหารายชื่อสินค้าในอีคอมเมิร์ซว่ามีคำที่ผู้ใช้กรอกตรงอะไรบ้าง 3. การวิเคราะห์ข้อมูลโซเชียลมีเดีย: การวิเคราะห์ความคิดเห็นของผู้ใช้งานในโซเชียลมีเดียเพื่อหาว่ามีการกล่าวถึงแบรนด์หรือผลิตภัณฑ์ใดบ้าง

วิเคราะห์ความซับซ้อน (Complexity)

1. Time Complexity:

- Naïve Algorithm มีความซับซ้อนคือ O((n - m + 1) * m) ในกรณีที่แย่ที่สุด ซึ่งเหตุมาจากการเปรียบเทียบทุกตัวอักษรในสตริงหลักกับทุกตัวอักษรในพจนานุกรม

- ในกรณีที่เราจัดการกับข้อความที่มีขนาดเล็กหรือการค้นหาน้อยครั้งอาจจะไม่รู้สึกถึงการเสียเวลา แต่ในข้อความที่มีขนาดใหญ่ อาจจะทำให้การทำงานช้าลงอย่างมาก

2. Space Complexity:

- สำหรับ Naïve Algorithm จะมีความซับซ้อนในด้านพื้นที่เป็น O(1) เนื่องจากในวิธีนี้เราไม่จำเป็นต้องเก็บข้อมูลเพิ่มเติมนอกจากตัวแปรชั่วคราว

ข้อดีและข้อเสียของ Algorithm นี้

ข้อดี

: - เรียบง่าย: Naïve Algorithm ง่ายต่อการเข้าใจและใช้งาน ซึ่งเหมาะสมกับผู้เริ่มต้นในโปรแกรมมิ่ง - ไม่ต้องการโครงสร้างข้อมูลพิเศษ: สามารถใช้ได้กับการค้นหาสตริงทั่ว ๆ ไป โดยไม่ต้องมีการเตรียมโครงสร้างข้อมูลล่วงหน้า

ข้อเสีย

: - ไม่เหมาะกับข้อความยาว: เนื่องจากความซับซ้อน O((n - m + 1) * m) จะทำให้ประสิทธิภาพลดลงเมื่อข้อความมีขนาดใหญ่ - มีแนวโน้มในการเปรียบเทียบมากเกินไป: มักจะมีการตรวจสอบตัวอักษรที่ไม่จำเป็นทำให้การทำงานช้าลง

 

สรุป

String Matching Algorithm เป็นเครื่องมือที่มีความสำคัญในด้านการเขียนโปรแกรม โดยเฉพาะเมื่อต้องจัดการกับข้อมูลประเภทสตริง ในทุก ๆ วันเราต้องเผชิญกับงานที่ต้องใช้การจับคู่สตริง เพื่อให้ได้ข้อมูลที่ต้องการ การเข้าใจและเลือกใช้งาน Algorithm ที่เหมาะสมจึงช่วยให้เราสามารถพัฒนาแอปพลิเคชันที่มีประสิทธิภาพได้มากขึ้น

หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้แนวคิด และมีพื้นฐานเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรม ในการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับ String Matching และ Algorithm อื่น ๆ สามารถเข้ามาเรียนร่วมกับเราที่ EPT – Expert-Programming-Tutor เพื่อพัฒนาทักษะของคุณอย่างมืออาชีพ!

 

 

หมายเหตุ: ข้อมูลในบทความนี้อาจจะผิด โปรดตรวจสอบความถูกต้องของบทความอีกครั้งหนึ่ง บทความนี้ไม่สามารถนำไปใช้อ้างอิงใด ๆ ได้ ทาง EPT ไม่ขอยืนยันความถูกต้อง และไม่ขอรับผิดชอบต่อความเสียหายใดที่เกิดจากบทความชุดนี้ทั้งทางทรัพย์สิน ร่างกาย หรือจิตใจของผู้อ่านและผู้เกี่ยวข้อง