Изменения

Перейти к: навигация, поиск

Простой сопоставитель регулярных выражений

1223 байта убрано, 09:22, 14 марта 2018
Модификации
==Алгоритм==
Введем обозначенияДанный алгоритм работает быстрее [[Недетерминированные конечные автоматы|недетерминированного конечного автомата]], построенного по [[Теорема Клини (совпадение классов автоматных и регулярных языков)| теореме Клини]], но только для регулярных выражений, состоящих из символов::<tex>c</tex> {{---}} один любой буквенный символ,:<tex>\ldotp</tex> {{---}} один любой символ,:<tex>\wedge</tex> {{---}} символ начала текста,:<tex>\mathdollar$</tex> {{---}} символ конца текста,:<tex>*</tex> {{---}} предыдущий символ встречается ноль или более раз. Например, для <tex>\mathtt{http://\ldotp*wiki\ldotp*com}</tex>, очевидно, проще написать простой сопоставитель, чем строить НКА.
=== Псевдокод ===
<font color=darkgreen>// поиск вхождения регулярного выражения в любом месте текста</font>
'''function''' match(regexp: '''stringString''', text: '''stringString'''): '''boolean'''
'''if''' regexp[0] == '^'
'''return''' matchHere(regexp.drop([1):], text) <font color=darkgreen>// drop(regexp[n) :] возвращает строку regexp без первых n элементовза O(1)</font>
'''int''' i = 0
'''while''' i <tex>\leqslant</tex> text.length
'''if''' matchHere(regexp, text.drop([i):])
'''return''' ''true''
i++
'''return''' ''false''
Функция <tex>\mathrm{match(regexp, text)}</tex> проверяет есть ли вхождение регулярного выражения в любом месте в пределах текста. Если существует более одного вхождения, то найдется самое левое и самое короткое.  Логика функции <tex>\mathrm{match}</tex> проста. Если <tex>\wedge</tex> {{---}} первый символ регулярного выражения, то любое возможное вхождение должно начинаться в начале текста. То есть если <tex>\wedge</tex><tex>abc</tex> {{---}} регулярное выражение, то <tex>abc</tex> должно входить в текст только с первой позиции текста, а не где-то в середине текста. Это проверяется путем сопоставления остатка регулярного выражения с текстом, начиная с первой позиции и нигде более. В противном случае регулярное выражение может входить в текст в любой позиции. Это проверяется путем сопоставления регулярного выражения во всех позициях текста. Если регулярное выражение входит более одного раза в текст, то только самое левое вхождение будет распознано. То есть если <tex>abc</tex> {{---}} регулярное выражение, то для него найдется самое левое вхождение в текст. 
<font color=darkgreen>// поиск вхождения регулярного выражения в начале текста</font>
'''function''' matchHere(regexp: '''stringString''', text: '''stringString'''): '''boolean'''
'''if''' regexp[0] == '\0'
'''return''' ''true'' '''if''' regexp[1] == '*' <font color=darkgreen>// не будет выхода за пределы строки, так как в конце regexp и text всегда есть символ '\0'</font> '''return''' matchStar(regexp[0], regexp.drop([2):], text)
'''if''' regexp[0] == '$' '''and''' regexp[1] == '\0'
'''return''' text == '\0';
'''if''' text[0] != '\0' '''and''' (regexp[0] == '.' '''or''' regexp[0] == text[0])
'''return''' matchHere(regexp.drop([1):], text.drop([1):])
'''return''' ''false''
Основная часть работы сделана в <tex>\mathrm{matchHere(regexp, text)}</tex>, которая сопоставляет регулярное выражение с текстом в текущей позиции. Функция <tex>\mathrm{matchHere}</tex> пытается сопоставить первый символ регулярного выражения с первым символом текста. В случае успеха мы можем сравнить следующий символ регулярного выражения со следующим символом текста, вызвав <tex>\mathrm{matchHere}</tex> рекурсивно. Иначе нет совпадения с регулярным выражением в текущей позиции текста. 
<font color=darkgreen>// сопоставление с регулярным выражением вида: c*</font>
'''function''' matchStar(c : '''char''', regexp: '''stringString''', text: '''stringString'''): '''boolean'''
'''int''' i = 0
'''while''' i <tex>\leqslant</tex> text.length '''and''' (text[i] == c '''or''' c == '.')
'''if''' matchHere(regexp, text.drop([i):])
'''return''' ''true''
i++
'''return''' ''false''
 
Данный псевдокод использует указатели и арифметические операции над ними из языка C.
 
Функция <tex>\mathrm{match(regexp, text)}</tex> проверяет есть ли вхождение регулярного выражения в любом месте в пределах текста. Если существует более одного вхождения, то найдется самое левое и самое короткое.
 
Логика функции <tex>\mathrm{match}</tex> проста. Если <tex>\wedge</tex> {{---}} первый символ регулярного выражения, то любое возможное вхождение должно начинаться в начале текста. Т.е. если <tex>\wedge</tex><tex>abc</tex> {{---}} регулярное выражение, то <tex>abc</tex> должно входить в текст только с первой позиции текста, а не где-то в середине текста. Это проверяется путем сопоставления остатка регулярного выражения с текстом, начиная с первой позиции и нигде более.
 
В противном случае регулярное выражение может входить в текст в любой позиции. Это проверяется путем сопоставления регулярного выражения во всех позициях текста. Если регулярное выражение входит более одного раза в текст, то только самое левое вхождение будет распознано. Т.е. если <tex>abc</tex> {{---}} регулярное выражение, то для него найдется самое левое вхождение в текст.
 
Основная часть работы сделана в <tex>\mathrm{matchHere(regexp, text)}</tex>, которая сопоставляет регулярное выражение с текстом в текущей позиции. Функция <tex>\mathrm{matchHere}</tex> пытается сопоставить первый символ регулярного выражения с первым символом текста. В случае успеха мы можем сравнить следующий символ регулярного выражения со следующим символом текста, вызвав <tex>\mathrm{matchHere}</tex> рекурсивно. Иначе нет совпадения с регулярным выражением в текущей позиции текста.
Рассмотрим возможные случаи:
# Если в ходе рекурсии регулярное выражение осталось пустым <tex>\mathrm{(regexp[0] == \backslash0)},\,</tex>, то текст допускается этим регулярным выражением.# Если регулярное выражение имеет вид <tex>c*</tex>, то вызывается функция <tex>\mathrm{mathchStar}, \,</tex> которая пытается сопоставить повторение символа <tex>c</tex>, начиная с нуля повторений и увеличивая их количество, пока не найдет совпадение с оставшимся текстом. Если совпадение не будет найдено, то регулярное выражение не допускает текст. Текущая реализация ищет "кратчайшее совпадение", которое хорошо подходит для сопоставления с образцом, как в '''grep'''<ref>[httpshttp://ru.wikipedia.org/wiki/Grep Wikipedia {{---}} grep]</ref>, где нужно как можно быстрее найти совпадение. "Наидлиннейшее совпадение" более интуитивно и больше подходит для текстовых редакторов, где найденное заменят на что-то. Большинство современных библиотек для работы с регулярными выражениями предоставляют оба варианта.# Если регулярное выражение это <tex>\mathdollar$</tex>, то оно допускает этот текст тогда и только тогда, когда текст закончился.
# Если первый символ текста совпал с первым символом регулярного выражения, то нужно проверить совпадают ли следующий символ регулярного выражения со следующим символом текста, сделав рекурсивный вызов <tex>\mathrm{matchHere}</tex>.
# Если все предыдущие попытки найти совпадения провалились, то никакая подстрока из текста не допускается регулярным выражением.
 
 
Данный алгоритм прост и лаконичен, но у него есть недостаток. Для регулярного выражения содержащего несколько <tex>.*</tex> подряд этот алгоритм может работать очень медленно. Рассмотрим время работы '''grep'а''' (наш алгоритм схож со стандартным '''grep'ом'''). Например команда: "<tex>grep</tex> <tex>a.*a.*a.*a.a</tex>" потребует 20 секунд, чтобы обработать текстовой файл размером 4MB на обычной машине. В то же время алгоритм, который конвертирует [[Недетерминированные конечные автоматы|недетерминированный конечный автомат]] в [[Детерминированные конечные автоматы|детерминированный конечный автомат]] (например, '''egrep'''<ref>[https://ru.wikipedia.org/wiki/Grep egrep]</ref>), потребует менее одной десятой доли секунды на обработку тех же данных.
===Модификации===
Немного изменим функцию <tex>\mathrm{matchStar}</tex> для поиск самого левого и самого длинного вхождения <tex>c*</tex>:
# Найдем максимальную последовательность подряд идущих символов <tex>c</tex>. Назовем ее <tex>sS</tex>. # Сопоставим часть текста без <tex>sS</tex> с остатком регулярного выражения.# Если части совпали, то текст допускается этим регулярным выражением. Иначе, если <tex>sS</tex> пусто, то текст не допускается этим регулярным выражением, иначе убираем один символ из <tex>sS</tex> и повторяем шаг <tex>2</tex>.
=== Псевдокод ===
'''function''' matchStar(c : '''char''', regexp: '''stringString''', text: '''stringString'''): '''boolean'''
'''int''' i
'''for''' (i = 0; text[i] != '\0' '''and''' (text[i] == c '''or''' c == '.'); i++)
'''while''' i <tex>\geqslant</tex> 0
'''if''' matchHere(regexp, text.drop([i):])
'''return''' ''true''
i--
'''return''' ''false''
 
 
Увеличить количество символов из которых может состоять регулярное выражение можно, задавая регулярное выражение последовательностью структур, описывающих каждый ее элемент.
=== Псевдокод ===
'''struct''' Token
type: '''int''' <font color=darkgreen>/ тип элемента: STAR, QUESTION, PLUS, SYMBOL, ...</font>
c: '''char''' <font color=darkgreen>/ сам символ</font>
cs: '''char'''[] <font color=darkgreen>/ для случая [...]</font>
ncs: '''bool''' <font color=darkgreen>/ для случая отрицания cs: [^...]</font>
==См. также==
* [[Регулярные языки: два определения и их эквивалентность]]
 
==Примечания==
<references />
== Источники информации ==
* [http://www.cs.princeton.edu/courses/archive/spr10/cos333/beautiful.html A Regular Expression Matcher]
 
== Примечания ==
<references/>
[[Категория: Теория формальных языков]]
[[Категория: Автоматы и регулярные языки]]
[[Категория: Регулярные языки и ДКА]]
Анонимный участник

Навигация