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C++实现中文匹配的AC算法
2023-07-12 18:29:17 深夜i     --     --
C++ 中文匹配 AC算法

AC算法是一种经典的字符串匹配算法,它可以在一个文本串中查找多个模式串,且具有线性时间复杂度。但是在处理中文匹配时,使用传统AC算法会遇到很多问题,因为中文具有多字节字符,要保证匹配的正确性和效率,需要特殊的处理方式。本文将介绍使用C++实现中文匹配的AC算法的方法。

1. 中文字符编码

在使用C++实现中文匹配的AC算法之前,我们需要了解中文字符的编码方式。中文字符通常采用Unicode编码方式,其中中文字符占用两个字节。但是对于部分字符集(如GBK),中文字符只占用一个字节。因此,在进行中文匹配时需要特别注意使用正确的字符编码方式。

2. AC算法简介

AC算法是一种多模式串匹配算法,它可以在一个文本串中同时查找多个模式串,且具有线性时间复杂度。AC算法包括两个步骤:预处理和匹配。

预处理:将多个模式串构建成一个Trie树,每个节点代表一个模式串的前缀。对于每个节点,还需设置对应的失配指针(指向Trie树中与该节点前缀最长的后缀),以支持处理失配情况。

匹配:从文本串的开头开始,遍历Trie树中的节点,每次向下移动一个字符,直到匹配成功或到达Trie树的叶子节点。如果匹配失败,则通过失配指针跳转到 Trie 树中对应的下一个节点,并重复上述过程,直到查找到所有的模式串。

3. 中文匹配的AC算法实现

实现中文匹配的AC算法需要特别注意中文字符的处理。我们可以将中文字符看做一个整体,即将一个中文字符当成一个字符来处理,而不是将其拆分成多个字节进行处理。因此,在插入模式串和匹配文本串时,需要特别处理中文字符。

首先,我们需要定义一个中文字符的结构体,该结构体包含一个指向下一个字符的指针,以及对应的失配指针。

struct trie_node {

 map children;

 trie_node* fail;

 int id;

};

struct cnChar {

 wstring value;

 trie_node* node;

}

其次,我们需要对每个中文字符创建一个节点,并将其添加到Trie树中。如果当前字符是中文字符,则需要将其添加到前一个字符的子节点中。同时,我们还需要为每个中文字符设置对应的失配指针。

void TrieInsert(wstring word) {

 trie_node* cur_node = trie;

 for (int i = 0; i < word.length(); i++) {

   if (is_cn_char(word[i])) {

     cnChar cnc = createCNChar(word[i], cur_node);

     cur_node->children[cnc.value[0]] = cnc.node;

     cur_node = cnc.node;

   } else {

     char ch = word[i];

     if (cur_node->children.find(ch) == cur_node->children.end()) {

       cur_node->children[ch] = new trie_node;

     }

     cur_node = cur_node->children[ch];

   }

 }

 cur_node->id = ++counter;

}

void InitFailPointer() {

 queue q;

 for (auto elem : trie->children) {

   elem.second->fail = trie;

   q.push(elem.second);

 }

 while (!q.empty()) {

   trie_node* cur_node = q.front(); q.pop();

   for (auto elem : cur_node->children) {

     trie_node* next_node = elem.second;

     char k = elem.first;

     auto t = cur_node->fail;

     while (t != trie && t->children.find(k) == t->children.end()) t = t->fail;

     if (t->children.find(k) != t->children.end()) t = t->children[k];

     next_node->fail = t;

     q.push(next_node);

   }

 }

}

最后,在匹配文本串时,逐个按字符进行匹配,如果遇到中文字符,则需要一次性将其整个匹配出来,然后再继续匹配下一个字符。

void ACMatch(wstring text) {

 trie_node* cur_node = trie;

 int i;

 for (i = 0; i < text.length(); i++) {

   bool is_cn = is_cn_char(text[i]);

   if (!is_cn) {

     char ch = text[i];

     while (cur_node != trie && cur_node->children.find(ch) == cur_node->children.end())

       cur_node = cur_node->fail;

     if (cur_node->children.find(ch) != cur_node->children.end()) {

       cur_node = cur_node->children[ch];

     }

   } else {

     cnChar cnc = matchCNChar(text[i], cur_node);

     cur_node = cnc.node;

     i += cnc.value.length() - 1;

   }

   if (cur_node->id != 0) {

     output(cur_node->id);

   }

 }

}

4. 总结

本文介绍了使用C++实现中文匹配的AC算法的方法,主要涉及中文字符编码、AC算法原理和中文匹配的具体实现。在实现过程中,需要特别注意中文字符的处理,以保证匹配的高效性和正确性。AC算法是一种实用性较强的算法,对于处理多模式串匹配问题非常有效,中文匹配只是其中的一个应用场景。

  
  

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