正则表达式可以用于匹配嵌套模式吗?

时间:2008-09-25 14:17:41

标签: regex nested finite-automata

是否可以编写与未出现次数的嵌套模式匹配的正则表达式?例如,当外括号内嵌有未知数量的打开/关闭括号时,正则表达式是否可以匹配开括号和右括号?

例如:

public MyMethod()
{
  if (test)
  {
    // More { }
  }

  // More { }
} // End

应匹配:

{
  if (test)
  {
    // More { }
  }

  // More { }
}

11 个答案:

答案 0 :(得分:254)

没有。就这么简单。有限自动机(正则表达式下面的数据结构)除了它所处的状态之外没有内存,如果你有任意深度的嵌套,你需要一个任意大的自动机,它与的概念相冲突有限自动机。

您可以将嵌套/配对元素匹配到固定深度,其深度仅受内存限制,因为自动机变得非常大。然而,在实践中,您应该使用下推自动机,即用于无上下文语法的解析器,例如LL(自上而下)或LR(自下而上)。您必须考虑更糟糕的运行时行为:O(n ^ 3)与O(n),n =长度(输入)。

有许多可解析的解析器生成器,例如Java的ANTLR。找到Java(或C)的现有语法也并不困难 更多背景信息:维基百科的Automata Theory

答案 1 :(得分:36)

使用正则表达式检查嵌套模式非常简单。

'/(\((?>[^()]+|(?1))*\))/'

答案 2 :(得分:33)

如果字符串在一行上,可能正在使用Perl解决方案:

my $NesteD ;
$NesteD = qr/ \{( [^{}] | (??{ $NesteD }) )* \} /x ;

if ( $Stringy =~ m/\b( \w+$NesteD )/x ) {
    print "Found: $1\n" ;
  }

HTH

编辑:检查:

还有一件事Torsten Marek(谁正确地指出,它不再是一个正则表达式):

答案 3 :(得分:19)

是的,如果它是.NET RegEx引擎。 .Net引擎支持随外部堆栈提供的有限状态机。见details

答案 4 :(得分:15)

Pumping lemma for regular languages是您不能这样做的原因。

生成的自动机将具有有限数量的状态,比如k,因此一串k + 1个开口括号必然会在某处重复一个状态(因为自动机处理字符)。同一状态之间的字符串部分可以无限次复制,自动机不会知道差异。

特别是,如果它接受k + 1个开口支撑,接着是k + 1个闭合支撑(它应该),它也会接受抽出的开口支撑数量,然后是未改变的k + 1个闭合支撑(它不应该)。

答案 5 :(得分:13)

正确的正则表达式将无法执行此操作,因为您将使常规语言领域在Context Free Languages区域中着陆。

然而,许多语言提供的“正则表达式”包非常强大。

例如,Lua正则表达式具有匹配平衡括号的“%b()”识别器。在您的情况下,您将使用“%b{}

另一个类似于sed的复杂工具是gema,您可以使用{#}非常轻松地匹配平衡花括号。

因此,根据您可以使用的工具,您的“正则表达式”(在更广泛的意义上)可能能够匹配嵌套的括号。

答案 6 :(得分:5)

使用PHP正则表达式引擎中的递归匹配比括号的程序匹配快得多。特别是长弦。

http://php.net/manual/en/regexp.reference.recursive.php

e.g。

$patt = '!\( (?: (?: (?>[^()]+) | (?R) )* ) \)!x';

preg_match_all( $patt, $str, $m );

VS

matchBrackets( $str );

function matchBrackets ( $str, $offset = 0 ) {

    $matches = array();

    list( $opener, $closer ) = array( '(', ')' );

    // Return early if there's no match
    if ( false === ( $first_offset = strpos( $str, $opener, $offset ) ) ) {
        return $matches;
    }

    // Step through the string one character at a time storing offsets
    $paren_score = -1;
    $inside_paren = false;
    $match_start = 0;
    $offsets = array();

    for ( $index = $first_offset; $index < strlen( $str ); $index++ ) {
        $char = $str[ $index ];

        if ( $opener === $char ) {
            if ( ! $inside_paren ) {
                $paren_score = 1;
                $match_start = $index;
            }
            else {
                $paren_score++;
            }
            $inside_paren = true;
        }
        elseif ( $closer === $char ) {
            $paren_score--;
        }

        if ( 0 === $paren_score ) {
            $inside_paren = false;
            $paren_score = -1;
            $offsets[] = array( $match_start, $index + 1 );
        }
    }

    while ( $offset = array_shift( $offsets ) ) {

        list( $start, $finish ) = $offset;

        $match = substr( $str, $start, $finish - $start );
        $matches[] = $match;
    }

    return $matches;
}

答案 7 :(得分:4)

YES

...假设有一些最大数量的嵌套你很乐意停下来。

让我解释一下。

@torsten-marek是正确的,正则表达式无法检查这样的嵌套模式,但是可以定义一个嵌套的正则表达式模式,它将允许你捕获像这样的嵌套结构,直到最大深度。我创建了一个用于捕获EBNF-style条评论(try it out here),例如:

(* This is a comment (* this is nested inside (* another level! *) hey *) yo *)

正则表达式(针对单深度注释)如下:

m{1} = \(+\*+(?:[^*(]|(?:\*+[^)*])|(?:\(+[^*(]))*\*+\)+

通过将\(+\*+\*+\)+替换为{}并使用简单的[^{}]替换其中的所有内容,可以轻松地将其调整为适合您的用途:

p{1} = \{(?:[^{}])*\}

Here's the link试试这个。)

要嵌套,只需在块本身内使用此模式:

p{2} = \{(?:(?:p{1})|(?:[^{}]))*\}
  ...or...
p{2} = \{(?:(?:\{(?:[^{}])*\})|(?:[^{}]))*\}

要查找三重嵌套块,请使用:

p{3} = \{(?:(?:p{2})|(?:[^{}]))*\}
  ...or...
p{3} = \{(?:(?:\{(?:(?:\{(?:[^{}])*\})|(?:[^{}]))*\})|(?:[^{}]))*\}

出现了明显的模式。要查找嵌套到N深度的注释,只需使用正则表达式:

p{N} = \{(?:(?:p{N-1})|(?:[^{}]))*\}

  where N > 1 and
  p{1} = \{(?:[^{}])*\}

可以编写脚本来递归生成这些正则表达式,但这超出了我需要的范围。 (这是留给读者的练习。)

答案 8 :(得分:3)

正如zsolt所提到的,一些正则表达式引擎支持递归 - 当然,这些通常是使用回溯算法的那些,因此它不会特别有效。例如:/(?>[^{}]*){(?>[^{}]*)(?R)*(?>[^{}]*)}/sm

答案 9 :(得分:2)

不,那时你正在进入Context Free Grammars领域。

答案 10 :(得分:0)

这似乎有效:/(\{(?:\{.*\}|[^\{])*\})/m