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an-yun/AnyunRegex

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使用C++编写的正则表达式引擎


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------ ## 关于本项目        这个项目开始写于2016年10月14日,当时在本科的毕业设计应该些什么,后来在知乎上看到vczh的篇介绍正则表达式的文章,就有了一些想法。整个项目没有任何现有的正则表达式库的代码,全部自己写成,同时有大量的测试,测试的基准是C++11 regex。
       在后来的项目中,使用正则表达式结合爬虫分析招标公告,招标文件在和小组成员完成了一个招投标系统,系统可以自动分析抓取政府网站公开的招标公告,然后通过爬虫抓取下来,利用正则表达式进行分析,将分析结果存入数据库,然后通过web网站展示出来

实现思路

       因为正则表达式和非确定有限状态自动机NFA是完全等价的[^footnote],所以可以把一个正则表达式一一对应的翻译成一个NFA(下面会详细说明)
       整体上,先把输入的正则表达式通过算符优先文法判断优先级,然后根据不同的优先级的运算符按照优先级,把每一部分的正则表达翻译成对应的有限状态自动机(分确定有限状态自动机DFA和非确定有限状态自动机NFA)。翻译后的有限状态自动机对应一个有向图,有一个起点(代表起始状态),有一个终点(代表终止状态,多个终点可以把它们用空边$\epsilon$连接到唯一的终点上)
       进行匹配的时候,记录匹配的信息,通过实时的匹配信息,结合有限状态自动机就可以从一个状态跳转到下一个状态,如果能到达说明匹配成功

1. 正则表达式运行符和优先级

优先级表:

  • -1代表左边的优先级小于右边
  • 0  代表左边的优先级等于右边(对应的操作是出栈)
  • +1 代表左边的优先级大于右边
  • error 代表出错,一般的情况是缺少括号
  • 有些非运算符没有画出,如:,,',.等等
符号 '\0' ' \' ' (' ' )' ' ?' ' *' ' ^' '$' ' +' ' {' ' }' ' [' ' ]' '|'
'\0' 0 -1 -1 error -1 -1 -1 -1 -1 -1 error -1 error -1
' \' +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1
' (' error -1 -1 0 -1 -1 -1 -1 -1 -1 error -1 error -1
' )' +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 error +1 error +1
' ?' +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 error +1 +1 +1
' *' +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 error +1 +1 +1
' ^' +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 error +1 error +1
' $' +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 error +1 error +1
' +' +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 error +1 +1 +1
' {' error error error error error error error error error error 0 error error error
' }' +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 error +1 error +1
' [' error -1 -1 error -1 -1 -1 -1 -1 error error -1 error -1
' ]' +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 error +1 0 +1
'|' +1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 error -1 -1 +1

       \0代表起始或者结束符
       \ 代表转义符号(和大多数编程语言中一样)
       ^ 在[]外代表取补集,其它地方代表行起始位置

2. 正则表达式和NFA一一对应关系

说明:

  • 小写字母代表单个的终结符如a,b,c,表示输入的一个字符'a','1'等等
  • 正则表达式统一用e加下标表示,如$e_1$,$e_2$,$a$等等

单个a

单个a

3. 匹配过程


使用示例及说明

1. 功能和代码示例

#include <iostream>
#include <string>
#include <fstream>
#include "Regex/Matcher.h"

using namespace anyun_regex;
using namespace std;

#define Println(content) \
    cout<<content<<endl;

void password_validate()
{
   string passwords[] =
    {
     "1aaaa2",
     "aaaa1111",
     "aa123",
     "123",
     "1123445690aaa",
     "abcd",
     "aabbccc",
     "11123" };
    NFA pattern("(\\w)\\1{2,}");
    for (string &password : passwords)
    {
     NFAMatcher matcher;
     Println("验证密码:" + password);
     if (NFAMatcher::search(password, matcher, pattern))
     {
      Println("包含重复3个以上,重复段为");
      Println(matcher.group());
     }
     else
      Println("OK");
     Println("");
    }
    Println("");
    cout << endl;
}
int main()
{
    password_validate();
    return 0;
}

运行结果:

验证密码:aaaa1111
包含重复3个以上,重复段为
aaaa

验证密码:aa123
OK

验证密码:123
OK

验证密码:1123445690aaa
包含重复3个以上,重复段为
aaa

验证密码:abcd
OK

验证密码:aabbccc
包含重复3个以上,重复段为
ccc

验证密码:11123
包含重复3个以上,重复段为
111

2. 包含文件说明

Regex/Matcher.h
Regex/NFA.h
Regex/DirectedGraph.h


[1] 这是一个 注脚文本。 ↩

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