如何在C或C ++中编写简单的正则表达式模式匹配函数?

时间:2010-10-28 07:52:07

标签: c++ c regex algorithm

这是今天我的论文测试中的一个问题,函数签名是

int is_match(char* pattern,char* string)

该模式仅限于ASCII字符和量化*?,因此它相对简单。 is_match如果匹配则应返回1,否则返回0。

我该怎么做?

9 个答案:

答案 0 :(得分:6)

Brian Kernighan提供了一篇关于A Regular Expression Matcher的简短文章Rob Pike作为他们正在撰写的一本书的演示程序。这篇文章是一篇非常好的读物,解释了一般的代码和正则表达式。

我已经使用了这段代码,进行了一些更改以尝试一些扩展,例如还返回模式匹配的字符串中的位置,以便可以从原始文本中复制匹配模式的子字符串。

来自文章:

  

我向Rob建议我们需要找到最小的常规   表达式包,可以说明基本的想法   认识到一种有用且非平凡的模式。理想情况下,   代码适合单个页面。

     罗布消失在他的办公室里,至少我现在还记得,   在30行C中,不超过一个小时或两个小时出现   后来出现在TPOP第9章的代码。那段代码   实现了一个处理这些结构的正则表达式匹配器:

c    matches any literal character c
.    matches any single character
^    matches the beginning of the input string
$    matches the end of the input string
*    matches zero or more occurrences of the previous character
     

这是一个非常有用的课程;根据我自己使用常规的经验   在日常情况下,它很容易占95%   所有实例。在许多情况下,解决正确的问题是一个   迈向美好计划的重要一步。 Rob值得称赞   如此明智地选择,从众多选项中选择,非常小   但重要的,定义明确且可扩展的功能集。

     

Rob的实现本身就是漂亮代码的极好例子:   紧凑,优雅,高效,实用。这是最好的例子之一   我所见过的递归,它显示了C的力量   指针。虽然当时我们最感兴趣的是传达   一个好的符号在使程序更容易的重要作用   使用也许更容易编写正则表达式代码   也是说明算法,数据的绝佳方式   结构,测试,性能增强等重要   主题。

文章中的实际C源代码非常好。

/* match: search for regexp anywhere in text */
int match(char *regexp, char *text)
{
    if (regexp[0] == '^')
        return matchhere(regexp+1, text);
    do {    /* must look even if string is empty */
        if (matchhere(regexp, text))
            return 1;
    } while (*text++ != '\0');
    return 0;
}

/* matchhere: search for regexp at beginning of text */
int matchhere(char *regexp, char *text)
{
    if (regexp[0] == '\0')
        return 1;
    if (regexp[1] == '*')
        return matchstar(regexp[0], regexp+2, text);
    if (regexp[0] == '$' && regexp[1] == '\0')
        return *text == '\0';
    if (*text!='\0' && (regexp[0]=='.' || regexp[0]==*text))
        return matchhere(regexp+1, text+1);
    return 0;
}

/* matchstar: search for c*regexp at beginning of text */
int matchstar(int c, char *regexp, char *text)
{
    do {    /* a * matches zero or more instances */
        if (matchhere(regexp, text))
            return 1;
    } while (*text != '\0' && (*text++ == c || c == '.'));
    return 0;
}

答案 1 :(得分:5)

有关您无法提交的解决方案,请参阅This Question。有关如何实现更具可读性的说明,请参阅this paper

答案 2 :(得分:4)

这是递归可扩展的实现。测试了模式复杂性的第一顺序。

#include <string.h>
#include <string>
#include <vector>
#include <iostream>

struct Match {
  Match():_next(0) {}
  virtual bool match(const char * pattern, const char * input) const {
    return !std::strcmp(pattern, input);
  }
  bool next(const char * pattern, const char * input) const {
    if (!_next) return false;
    return _next->match(pattern, input);
  }
  const Match * _next;
};

class MatchSet: public Match {
  typedef std::vector<Match *> Set;
  Set toTry;
public:
  virtual bool match(const char * pattern, const char * input) const {
    for (Set::const_iterator i = toTry.begin(); i !=toTry.end(); ++i) {
      if ((*i)->match(pattern, input)) return true;
    }
    return false;
  }
  void add(Match * m) {
    toTry.push_back(m);
    m->_next = this;
  }
  ~MatchSet() {
    for (Set::const_iterator i = toTry.begin(); i !=toTry.end(); ++i)
      if ((*i)->_next==this) (*i)->_next = 0;
  }
};

struct MatchQuestion: public Match  {
  virtual bool match(const char * pattern, const char * input) const {
    if (pattern[0] != '?')
      return false;
    if (next(pattern+1, input))
      return true;
    if (next(pattern+1, input+1))
      return true;
    return false;
  }
};

struct MatchEmpty: public Match {
  virtual bool match(const char * pattern, const char * input) const {
    if (pattern[0]==0 && input[0]==0)
      return true;
    return false;
  }
};

struct MatchAsterisk: public Match {
  virtual bool match(const char * pattern, const char * input) const {
    if (pattern[0] != '*')
      return false;
    if (pattern[1] == 0) {
      return true;
    }
    for (int i = 0; input[i] != 0; ++i) {
      if (next(pattern+1, input+i))
        return true;
    }
    return false;
  }
};

struct MatchSymbol: public Match {
  virtual bool match(const char * pattern, const char * input) const {
    // TODO: consider cycle here to prevent unnecessary recursion
    // Cycle should detect special characters and call next on them
    // Current implementation abstracts from that
    if (pattern[0] != input[0])
      return false;
    return next(pattern+1, input+1);
  }
};

class DefaultMatch: public MatchSet {
  MatchEmpty empty;
  MatchQuestion question;
  MatchAsterisk asterisk;
  MatchSymbol symbol;
public:
  DefaultMatch() {
    add(&empty);
    add(&question);
    add(&asterisk);
    add(&symbol);
  }
  void test(const char * p, const char * input) const {
    testOneWay(p, input);
    if (!std::strcmp(p, input)) return;
    testOneWay(input, p);
  }
  bool testOneWay(const char * p, const char * input) const {
    const char * eqStr = " == ";
    bool rv = match(p, input);
    if (!rv) eqStr = " != ";
    std::cout << p << eqStr << input << std::endl;
    return rv;
  }

};


int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
  using namespace std;

  typedef vector<string> Strings;
  Strings patterns;

  patterns.push_back("*");
  patterns.push_back("*hw");
  patterns.push_back("h*w");
  patterns.push_back("hw*");

  patterns.push_back("?");
  patterns.push_back("?ab");
  patterns.push_back("a?b");
  patterns.push_back("ab?");

  patterns.push_back("c");
  patterns.push_back("cab");
  patterns.push_back("acb");
  patterns.push_back("abc");

  patterns.push_back("*this homework?");
  patterns.push_back("Is this homework?");
  patterns.push_back("This is homework!");
  patterns.push_back("How is this homework?");

  patterns.push_back("hw");
  patterns.push_back("homework");
  patterns.push_back("howork");

  DefaultMatch d;
  for (unsigned i = 0; i < patterns.size(); ++i)
    for (unsigned j =i; j < patterns.size(); ++j)
      d.test(patterns[i].c_str(), patterns[j].c_str());

    return 0;
}

如果不清楚,请询问。

答案 3 :(得分:2)

尝试列出一些有趣的测试用例:

  

is_match(“虚拟”,“虚拟”)应该   return true;

     

is_match(“dumm?y”,“dummy”)应该   返回true;

     

is_match( “达姆?Y”, “伪”)   应该返回false;

     

is_match(“dum * y”,“dummy”)应该   return true;

依旧......

然后看看如何使更简单的测试通过,然后是下一个......

答案 4 :(得分:2)

作弊。使用#include <boost/regex/regex.hpp>

答案 5 :(得分:1)

没有测试过,实际编码或调试它,但这可能会让你开始......

for each character in the pattern
  if pattern character after the current one is *
    // enter * state
    while current character from target == current pattern char, and not at end
      get next character from target
    skip a char from the pattern
  else if pattern character after the current one is ?
    // enter ? state
    if current character from target == current pattern char
      get next char from target
    skip a char from the pattern
  else
    // enter character state
    if current character from target == current pattern character
      get next character from target
    else
      return false
return true

答案 6 :(得分:1)

解决此问题不需要正则表达式和有限状态机的全部功能。作为替代方案,存在相对简单的动态编程解决方案。

如果可以将子字符串 string [i..n-1]与子模式模式匹配,则匹配(i,j)为1 [j,m - 1],其中n和m分别是 string pattern 的长度。否则让匹配(i,j)为0.

基本案例是:

  • match(n,m)= 1,您可以将空字符串与空图案匹配;

  • match(i,m)= 0,您无法将非空字符串与空模式匹配;

转换分为3种情况,具体取决于当前子模式是以字符后跟'*'开头,还是字符后跟'?'或者只是以一个没有特殊符号的字符开头。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int is_match(char* pattern, char* string)
{
  int n = strlen(string);
  int m = strlen(pattern);

  int i, j;
  int **match;

  match = (int **) malloc((n + 1) * sizeof(int *));
  for(i = 0; i <= n; i++) {
    match[i] = (int *) malloc((m + 1) * sizeof(int));
  }

  for(i = n; i >= 0; i--) {
    for(j = m; j >= 0; j--) {
      if(i == n && j == m) {
        match[i][j] = 1;
      }
      else if(i < n && j == m) {
        match[i][j] = 0;
      }
      else {
        match[i][j] = 0;
        if(pattern[j + 1] == '*') {
          if(match[i][j + 2]) match[i][j] = 1;
          if(i < n && pattern[j] == string[i] && match[i + 1][j]) match[i][j] = 1;
        }
        else if(pattern[j + 1] == '?') {
          if(match[i][j + 2]) match[i][j] = 1;
          if(i < n && pattern[j] == string[i] && match[i + 1][j + 2]) match[i][j] = 1;
        }
        else if(i < n && pattern[j] == string[i] && match[i + 1][j + 1]) {
          match[i][j] = 1;
        }
      }
    }
  }

  int result = match[0][0];

  for(i = 0; i <= n; i++) {
    free(match[i]);
  }

  free(match);

  return result;
}

int main(void)
{
  printf("is_match(dummy, dummy)  = %d\n", is_match("dummy","dummy"));
  printf("is_match(dumm?y, dummy) = %d\n", is_match("dumm?y","dummy"));
  printf("is_match(dum?y, dummy)  = %d\n", is_match("dum?y","dummy"));
  printf("is_match(dum*y, dummy)  = %d\n", is_match("dum*y","dummy")); 

  system("pause");

  return 0;
}

这种方法的时间复杂度是O(n * m)。存储器复杂度也是O(n * m),但是简单的修改可以减少到O(m)。

答案 7 :(得分:0)

简单的递归实现。这很慢但很容易理解:

int is_match(char *pattern, char *string)
{
    if (!pattern[0]) {
        return !string[0];
    } else if (pattern[1] == '?') {
        return (pattern[0] == string[0] && is_match(pattern+2, string+1))
            || is_match(pattern+2, string);
    } else if (pattern[1] == '*') {
        size_t i;
        for (i=0; string[i] == pattern[0]; i++)
            if (is_match(pattern+2, string+i)) return 1;
        return 0;
    } else {
        return pattern[0] == string[0] && is_match(pattern+1, string+1);
    }
}

希望我没事。

答案 8 :(得分:0)

用于查找索引的C程序,主字符串中的子字符串将从该处开始。     在这里输入代码

#include<stdio.h>
int mystrstr (const char *,const char *);
int mystrcmp(char *,char *);
int main()
{
    char *s1,*s2;//enter the strings, s1 is main string and s2 is substring.
    printf("Index is %d\n",mystrstr(s1,s2));
    //print the index of the string if string is found
}
//search for the sub-string in the main string
int mystrstr (const char *ps1,const char *ps2) 
{
    int i=0,j=0,c=0,l,m;char *x,*y;
    x=ps1;
    y=ps2;
    while(*ps1++)i++;
    while(*ps2++)j++;
    ps1=x;
    ps2=y;
    char z[j];
    for(l=0;l<i-j;l++)
    {
        for(m=l;m<j+l;m++)
            //store the sub-string of similar size from main string
            z[c++]=ps1[m];
        z[c]='\0'
        c=0;
        if(mystrcmp(z,ps2)==0)
        break;
    }
    return l;
}


int mystrcmp(char *ps3,char *ps4) //compare two strings
{
    int i=0;char *x,*y;
    x=ps3;y=ps4;
    while((*ps3!=0)&&(*ps3++==*ps4++))i++;      
    ps3=x;ps4=y;
    if(ps3[i]==ps4[i])
        return 0;
    if(ps3[i]>ps4[i])
        return +1;
    else
        return -1;
}