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Objective-C实现AC算法(Aho-Corasick) 算法(附完整源码)
阅读量:797 次
发布时间:2023-02-17

本文共 4929 字,大约阅读时间需要 16 分钟。

Aho-Corasick算法是一种高效的多模式字符串匹配算法,常用于在文本中查找多个模式字符串。在本文中,我们将详细探讨如何在Objective-C中实现Aho-Corasick算法。

Aho-Corasick算法的实现

Aho-Corasick算法通过构建Trie树和计算失败函数,能够在一次遍历中找到所有模式。这一算法的核心思想是利用Trie树的结构,快速定位多个模式的交点,从而提高匹配效率。

1. 定义Trie节点

首先,我们需要定义一个Trie节点类,用于构建Trie树。Trie节点将包含以下属性:

  • 父节点:指向当前节点的父节点。
  • 子节点:存储当前节点的所有子节点,键为字符,值为对应的子节点。
  • 终止标志:标记该节点是否是某个模式的结尾。
#import 
@interface TrieNode : NSObject { id
*parent; id
*child; id
*fail; BOOL isEnd;}@property (nonatomic, retain) id
*parent;@property (nonatomic, retain) id
*child;@property (nonatomic, retain) id
*fail;@property (nonatomic, assign) BOOL isEnd;-(id)initWithParent:(id
*)parent;-(id)childWithCharacter:(Unchar)c;-(void)addCharacter:(Unchar)c withParent:(id
*)parent;-(void)buildFailFunction;// 其他相关方法...@end

2. 插入模式字符串

接下来,我们需要将所有目标模式字符串插入到Trie树中。从根节点开始,逐个字符遍历,直到找到终止标志或达到字符串末尾。

// 假设已经创建了根节点-(void)insertPatterns:(NSArray *)patterns {    for (NSString *pattern in patterns) {        id 
current = [TrieNode root]; for (Unchar c in pattern) { if (!current.child[c]) { current = [current childWithCharacter:c]; } else { current = [current child][c]; } } current.isEnd = YES; }}

3. 构建失败函数

失败函数用于在模式匹配过程中,快速跳过不可能与当前字符匹配的前缀。我们从根节点开始,逐层处理每个节点的子节点。

-(void)buildFailFunction {    [self buildFailFunctionFromRoot];}-(void)buildFailFunctionFromRoot:(id 
*)root { root.fail = root; for (id
*node in [root children]) { id
*current = node; for (id
*child in node.children) { Unchar c = [child.key]; id
*f = root; while (!f && !f.parent) { if (f.parent && [f.parent child][c]) { f = [[f.parent child] c]; } else { f = root; } } current.fail = f; if (f.isEnd) { current.isEnd = true; } [self buildFailFunctionFromRoot:current]; } }}

4. 处理输入文本

在处理输入文本时,我们遍历每个字符,并根据当前状态在Trie树中找到下一个节点。

-(void)processText:(NSString *)text {    id 
current = [TrieNode root]; for (Unchar c in text) { if (current.isEnd) { // 可以继续匹配 } id
*nextNode = [current child][c]; if (!nextNode) { current = [current.fail child][c]; if (current) { if (current.isEnd) { // 匹配到了一个模式 } } else { current = root; } } else { current = nextNode; if (current.isEnd) { // 匹配到了一个模式 } } }}

完整代码示例

#import 
@interface TrieNode : NSObject { id
*parent; id
*child; id
*fail; BOOL isEnd;}@property (nonatomic, retain) id
*parent;@property (nonatomic, retain) id
*child;@property (nonatomic, retain) id
*fail;@property (nonatomic, assign) BOOL isEnd;-(id)initWithParent:(id
*)parent { self = [super alloc]; if (self) { self.parent = parent; isEnd = NO; } return self;}-(id)childWithCharacter:(Unchar)c { id
*child = nil; if (![[self child] isKindOfClass:TrieNode]) { [[self child] setParent:self]; [[self child] isEnd = NO; [[self child] fail] = self; id
*childNode = [[self child] childWithCharacter:c]; if (!childNode) { childNode = [[TrieNode alloc] initWithParent:self]; [[self child] child][c] = childNode; [childNode isEnd] = NO; [childNode fail] = self; } return childNode; } return [self child][c];}-(void)addCharacter:(Unchar)c withParent:(id
*)parent { if (![[self child] isKindOfClass:TrieNode]) { [[self child] setParent:self]; [[self child] isEnd = NO; [[self child] fail] = self; id
*childNode = [[self child] childWithCharacter:c]; if (!childNode) { childNode = [[TrieNode alloc] initWithParent:self]; [[self child] child][c] = childNode; [childNode isEnd] = NO; [childNode fail] = self; } } else { id
*childNode = [[self child] childWithCharacter:c]; if (!childNode) { childNode = [[TrieNode alloc] initWithParent:self]; [[self child] child][c] = childNode; [childNode isEnd] = NO; [childNode fail] = self; } }}-(void)buildFailFunction { [self buildFailFunctionFromRoot];}-(void)buildFailFunctionFromRoot:(id
*)root { root.fail = root; for (id
*node in [root children]) { id
*current = node; for (id
*child in node.children) { Unchar c = [child.key]; id
*f = root; while (!f && !f.parent) { if (f.parent && [f.parent child][c]) { f = [[f.parent child] c]; } else { f = root; } } current.fail = f; if (f.isEnd) { current.isEnd = true; } [self buildFailFunctionFromRoot:current]; } }}// 其他相关方法...

总结

通过以上步骤,我们可以在Objective-C中实现Aho-Corasick算法。首先构建Trie树,然后计算失败函数,最后处理输入文本以查找所有匹配的模式。这种方法的高效性和灵活性使其在多种实际应用中得到了广泛应用。

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